JP5119276B2 - Method for producing self-hardening mold molding sand composition and mold production method - Google Patents

Method for producing self-hardening mold molding sand composition and mold production method Download PDF

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Description

本発明は、自硬性鋳型造型用砂組成物の製造方法、及び鋳型の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a self-hardening mold-making sand composition and a method for producing a mold.

従来、鋳造用鋳型の一つとして自硬性鋳型が知られている。自硬性鋳型とは、珪砂等の耐火性粒状材料に、酸硬化性樹脂を主成分とした粘結剤とキシレンスルホン酸やリン酸等の硬化剤とを添加、混練した後、得られた混練砂を型に充填し、粘結剤を硬化させる方法で製造されているものである。   Conventionally, a self-hardening mold is known as one of casting molds. The self-hardening mold is obtained by adding and kneading a binder mainly composed of an acid curable resin and a curing agent such as xylene sulfonic acid or phosphoric acid to a refractory granular material such as silica sand, and then kneading. It is manufactured by filling sand with a mold and curing the binder.

酸硬化性樹脂とは、一般的にフルフリルアルコール、尿素、フェノール、ホルムアルデヒド等を主原料としている樹脂で、酸により脱水反応しながら重縮合し、硬化するものである。このような酸硬化性樹脂の硬化の進行は、脱水反応により発生する水に影響される。つまり、空気に触れる表面部は脱水反応が進行しやすく、硬化しやすい傾向にある。従って、酸硬化性樹脂を主成分とした粘結剤を用いた自硬性鋳型は、その内部と表面の硬化度に差が生じ強度が不足する。   The acid curable resin is generally a resin mainly composed of furfuryl alcohol, urea, phenol, formaldehyde or the like, and is cured by polycondensation while dehydrating with an acid. The progress of curing of such an acid curable resin is affected by water generated by a dehydration reaction. That is, the surface portion that comes into contact with air tends to undergo a dehydration reaction and tends to harden. Accordingly, the self-hardening mold using the binder mainly composed of the acid curable resin has a difference in the degree of cure between the inside and the surface, and the strength is insufficient.

そこで、酸として硫酸を多く使用し、全体の硬化速度を速くすることにより、内部と表面の硬化度の差を小さくする方法がある。しかしながら硫酸を多量に使用すると、得られた鋳型への注湯時に、鋳型を構成している硬化物が熱分解し、亜硫酸ガスが発生することが知られている。亜硫酸ガスは、作業環境を悪化させたり、鋳物球状化阻害の原因となったりする。従って、硫酸を多量に用いることは好ましくない。   Therefore, there is a method of reducing the difference in the degree of cure between the inside and the surface by using a large amount of sulfuric acid as an acid and increasing the overall curing rate. However, it is known that when a large amount of sulfuric acid is used, a cured product constituting the mold is thermally decomposed and sulfurous acid gas is generated during pouring of the obtained mold. Sulfurous acid gas deteriorates the working environment or inhibits casting spheroidization. Therefore, it is not preferable to use a large amount of sulfuric acid.

硫酸を用いずに鋳型の強度を向上させる方法として、耐火性粒状材料中に塩化カルシム等の塩化物を配合する方法がある(特許文献1参照。)。
特許文献1に記載の方法では、脱水反応により生成した水を吸収させるため、塩化カルシウム等の塩化物を粉末状で用いて吸湿させている。さらに、塩化物から硬化触媒作用を有する塩酸を発生させ、硬化を促している。
As a method of improving the strength of the mold without using sulfuric acid, there is a method of blending a chloride such as calcium chloride in a refractory granular material (see Patent Document 1).
In the method described in Patent Document 1, in order to absorb water generated by the dehydration reaction, a chloride such as calcium chloride is used in a powder form to absorb moisture. Furthermore, hydrochloric acid having a curing catalytic action is generated from the chloride to promote curing.

また、亜硫酸ガスの発生を抑制し、作業環境を良好に維持でき、かつ高強度の鋳型を成形できる粘結剤と硬化剤の組み合わせとして、酸硬化性樹脂と2,5−ビスヒドロキシメチルフラン等の硬化促進剤とを含有する粘結剤組成物と、含燐原子化合物と含硫黄原子化合物とを含有し、硫黄原子含量と燐原子含量との重量割合が特定の範囲内である硬化剤組成物との組み合わせが提案されている(例えば特許文献2参照。)。
特許文献2によれば、特定の粘結剤組成物と硬化剤組成物とを組み合わせて用いることで、酸硬化性樹脂の硬化速度の低下を防止できる。さらに、硬化剤組成物中の含硫黄原子化合物の重量割合が比較的少ないので、亜硫酸ガスの発生を抑制し作業環境を良好に維持できる。加えて、硬化剤として含燐原子化合物と含硫黄原原子化合物を併用することで、高強度の鋳型を成型できる。
In addition, as a combination of a binder and a curing agent that can suppress the generation of sulfurous acid gas, maintain a good working environment, and mold a high-strength mold, an acid-curable resin and 2,5-bishydroxymethylfuran, etc. A binder composition containing a curing accelerator, a phosphorus-containing atom compound and a sulfur-containing atom compound, and a weight ratio of a sulfur atom content and a phosphorus atom content within a specific range Combinations with objects have been proposed (see, for example, Patent Document 2).
According to Patent Document 2, a decrease in the curing rate of the acid curable resin can be prevented by using a specific binder composition and a curing agent composition in combination. Furthermore, since the weight ratio of the sulfur-containing atomic compound in the curing agent composition is relatively small, generation of sulfurous acid gas can be suppressed and the working environment can be maintained well. In addition, a high-strength mold can be molded by using a phosphorus-containing atomic compound and a sulfur-containing primary atomic compound in combination as a curing agent.

特公昭51−3294号公報Japanese Patent Publication No.51-3294 特許第2826588号公報Japanese Patent No. 2826588

しかしながら、特許文献1では、塩化物の粉末を配合するため、混練砂を得る製造ラインとは別に、予め、ホッパーなどを用いて、耐火性粒状材料と塩化物とを混合させておく必要があり、製造工程が複雑化した。また、塩化物の粉末は吸湿し易い性質を有している。従って、粉末の状態で工場において管理することは難しく、また、吸湿すると塊状になるため、耐火性粒状材料中に均一に混合させることが難しいという問題があった。
このように、特許文献1の製造方法は、製造上の不都合が多く実用的ではなく、殆ど実施されていなかった。
なお、硬化速度を速めるために、硬化触媒作用を有する塩酸を直接配合する方法も考えられるが、塩酸は、腐食作用のある塩化水素を発生するため、鋳型製造工場での保存が難しく、現実的ではなかった。
However, in Patent Document 1, it is necessary to mix the refractory granular material and the chloride in advance using a hopper or the like separately from the production line for obtaining the kneaded sand in order to mix the chloride powder. The manufacturing process has become complicated. Further, the chloride powder has a property of easily absorbing moisture. Therefore, there is a problem that it is difficult to manage in the factory in a powder state, and since it becomes a lump when it absorbs moisture, it is difficult to uniformly mix it in the refractory granular material.
As described above, the manufacturing method of Patent Document 1 has many inconveniences in manufacturing and is not practical, and has hardly been implemented.
In order to increase the curing speed, a method of directly adding hydrochloric acid having a curing catalytic action is also conceivable, but hydrochloric acid generates corrosive hydrogen chloride, which is difficult to store in a mold manufacturing factory, and is realistic. It wasn't.

さらに、特許文献1では塩化物から硬化触媒作用を有する塩酸を発生させるために燐酸を使用するので、耐火性粒状材料の特性が低下し、得られる鋳型の品質(強度)が下がることがあった。
また、特許文献2では、含燐原子化合物として燐酸またはその塩を用いるため、特許文献1と同様に耐火性粒状材料の特性が低下し、鋳型の品質が下がることがあった。
Further, in Patent Document 1, since phosphoric acid is used to generate hydrochloric acid having a curing catalytic action from chloride, the characteristics of the refractory granular material are lowered, and the quality (strength) of the obtained mold may be lowered. .
Moreover, in patent document 2, since phosphoric acid or its salt is used as a phosphorus-containing atomic compound, the characteristic of a refractory granular material fell like patent document 1, and the quality of the casting_mold | template might fall.

本発明者らは上記課題について鋭意検討したところ、予め酸硬化性樹脂と水と固体状の金属の塩化物とを混合して粘結剤を調製しておき、鋳型の製造時に粘結剤と耐火性粒状材料と硬化剤とを混合して砂組成物とし、該砂組成物を用いて鋳型を製造することで、亜硫酸ガスの発生量を低減できると共に、製造工程を複雑化することなく十分な強度の鋳型が得られることを見出した。この粘結剤は貯蔵タンクなどの容器に保存でき、砂組成物を製造する際に必要な量だけ容器から取り出して使用することができる。
しかし、さらに検討を重ねた結果、上記粘結剤は水層と樹脂層とに分離(層分離)する場合があることに気が付いた。すなわち、酸硬化性樹脂が塩化物と混ざることで層分離が発生する場合があった。粘結剤が層分離すると、塩化物が水層中に溶解し、かつ比重の重い樹脂層が水層の下側になる。また、容器に保存しておいた粘結剤は、容器の下方から取り出す場合が多い。従って、容器に保存しておいた粘結剤が層分離すると、該粘結剤を容器から取り出す際に、塩化物を十分に含有しない樹脂層が採取される場合があり、高品質の砂組成物を安定して製造しにくくなる。なお、酸硬化性樹脂は、その合成過程において生じる結合水由来の水を含有するが、酸硬化性樹脂の水分量が多くなるに連れて、粘結剤の層分離が発生しやすくなる傾向にあることが分かった。
The inventors of the present invention diligently studied the above problems, and prepared a binder by mixing an acid curable resin, water, and a solid metal chloride in advance. Mixing a refractory granular material and a hardener to make a sand composition, and using this sand composition to produce a mold can reduce the amount of sulfurous acid generated and is sufficient without complicating the production process. It has been found that a mold having a sufficient strength can be obtained. This binder can be stored in a container such as a storage tank, and can be taken out from the container and used in an amount necessary for producing a sand composition.
However, as a result of further investigations, it has been found that the binder may be separated into a water layer and a resin layer (layer separation). That is, layer separation may occur when the acid curable resin is mixed with chloride. When the binder is separated into layers, the chloride is dissolved in the aqueous layer, and a resin layer having a high specific gravity is located below the aqueous layer. Moreover, the binder stored in the container is often taken out from below the container. Therefore, when the binder stored in the container is separated into layers, a resin layer that does not contain enough chloride may be collected when the binder is removed from the container. It becomes difficult to manufacture things stably. The acid curable resin contains water derived from bound water generated in the synthesis process, but as the water content of the acid curable resin increases, layering of the binder tends to occur easily. I found out.

本発明は上記事情を鑑みてなされたもので、水分量の多い酸硬化性樹脂を用いても、亜硫酸ガスの発生量を低減でき、かつ製造工程を複雑化することなく十分な強度の鋳型を得ることが可能な鋳型造型用砂組成物を安定して製造する方法、及び鋳型の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and even when an acid curable resin with a large amount of water is used, a generation amount of sulfurous acid gas can be reduced, and a mold having sufficient strength can be obtained without complicating the manufacturing process. It is an object of the present invention to provide a method for stably producing a mold molding sand composition that can be obtained, and a method for producing a mold.

本発明は、以下の構成を有する。
[1]耐火性粒状材料と、スルホン酸及び/又は硫酸とを混合して混合物を調製した後に、該混合物に酸硬化性樹脂を混合すると同時に、または混合した後に塩化カルシウム溶液及び/又は塩化マグネシウム溶液を混合する、自硬性鋳型造型用砂組成物の製造方法。
[2]耐火性粒状材料と、スルホン酸及び/又は硫酸と、酸硬化性樹脂と、塩化カルシウム溶液及び/又は塩化マグネシウム溶液とを同時に混合する、自硬性鋳型造型用砂組成物の製造方法。
[3]前記酸硬化性樹脂は、フルフリルアルコール、フェノール類及び尿素よりなる群から選ばれる1種又は2種以上とアルデヒド類との縮合物又は共縮合物の1種又は2種以上、並びにフルフリルアルコールを含むものである、[1]又は[2]に記載の自硬性鋳型造型用砂組成物の製造方法。
[4]前記塩化カルシウム溶液及び塩化マグネシウム溶液の溶媒は、水及びアルコールから選ばれる1種又は2種以上である、[1]〜[3]のいずれかに記載の自硬性鋳型造型用砂組成物の製造方法。
[5]前記塩化カルシウム溶液及び/又は塩化マグネシウム溶液の配合量が無水物換算で、前記耐火性粒状材料100質量部に対して0.005〜0.150質量部である、[1]〜[4]のいずれかに記載の自硬性鋳型造型用砂組成物の製造方法。
][1]〜[]のいずれかに記載の方法で製造された自硬性鋳型造型用砂組成物を鋳型製造用の型に充填し、前記自硬性鋳型造型用砂組成物を硬化させる、鋳型の製造方法。
The present invention has the following configuration.
[1] After preparing a mixture by mixing a refractory granular material, sulfonic acid and / or sulfuric acid, and simultaneously or after mixing an acid curable resin into the mixture, a calcium chloride solution and / or magnesium chloride The manufacturing method of the sand composition for self-hardening mold making which mixes a solution.
[2] A method for producing a self- hardening mold molding sand composition, wherein a refractory granular material, a sulfonic acid and / or sulfuric acid, an acid curable resin, and a calcium chloride solution and / or a magnesium chloride solution are simultaneously mixed.
[3] The acid curable resin is one or more of a condensate or a cocondensate of one or more selected from the group consisting of furfuryl alcohol, phenols and urea and an aldehyde, and The method for producing a self-hardening mold-making sand composition according to [1] or [2], which comprises furfuryl alcohol.
[4] The self-hardening mold-making sand composition according to any one of [1] to [3], wherein the solvent of the calcium chloride solution and the magnesium chloride solution is one or more selected from water and alcohol. Manufacturing method.
[5] The blending amount of the calcium chloride solution and / or the magnesium chloride solution is 0.005 to 0.150 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the refractory granular material in terms of anhydrides. 4] The method for producing a self-hardening mold-making sand composition according to any one of [4].
[6] [1 ~ a self-hardening mold formation sand composition produced by the method according to any one of [5] was filled in a mold for casting molds manufacturing, curing the self-hardening mold formation sand composition A method for producing a mold.

本発明によれば、水分量の多い酸硬化性樹脂を用いても、亜硫酸ガスの発生量を低減でき、かつ製造工程を複雑化することなく十分な強度の鋳型を得ることが可能な鋳型造型用砂組成物を安定して製造する方法、及び鋳型の製造方法を提供できる。   According to the present invention, even when an acid curable resin with a large amount of water is used, the amount of sulfurous acid gas generated can be reduced and a mold can be obtained with sufficient strength without complicating the production process. A method for stably producing a sand composition and a method for producing a mold can be provided.

以下、本発明について、実施形態例を挙げて詳細に説明する。
[鋳型造型用砂組成物の製造方法]
本実施形態例の鋳型造型用砂組成物(以下、単に「砂組成物」という場合がある。)の製造方法は、酸硬化性樹脂と、塩化カルシウム溶液及び/又は塩化マグネシウム溶液と、耐火性粒状材料と、スルホン酸及び/又は硫酸とを用いる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to exemplary embodiments.
[Method for Producing Sand Composition for Mold Making]
The manufacturing method of the mold molding sand composition of the present embodiment example (hereinafter sometimes simply referred to as “sand composition”) includes an acid curable resin, a calcium chloride solution and / or a magnesium chloride solution, and fire resistance. Granular material and sulfonic acid and / or sulfuric acid are used.

酸硬化性樹脂は、酸により重縮合して硬化する物質である。
酸硬化性樹脂としては、フルフリルアルコール、フェノール類及び尿素よりなる群から選ばれる1種又は2種以上とアルデヒド類との縮合物又は共縮合物の1種又は2種以上、並びにフルフリルアルコールを含むものを用いることが好ましい。
The acid curable resin is a substance that is cured by polycondensation with an acid.
Examples of the acid curable resin include one or more of condensates or cocondensates of one or more selected from the group consisting of furfuryl alcohol, phenols and urea and aldehydes, and furfuryl alcohol. It is preferable to use those containing.

アルデヒド類としては、ホルムアルデヒド、グリオキザール、フルフラール等が挙げられる。これらは2種以上を組み合わせて使用してもよい。ただし、縮合物の種類によっては、アルデヒド類としてグリオキザールやフルフラールを単独で使用した際には、酸硬化が進行しない場合もある。そのような場合には、アルデヒド類として少なくともホルムアルデヒドを使用すればよい。   Examples of aldehydes include formaldehyde, glyoxal, and furfural. You may use these in combination of 2 or more type. However, depending on the type of condensate, when glyoxal or furfural is used alone as an aldehyde, acid curing may not proceed. In such a case, at least formaldehyde may be used as the aldehyde.

フェノール類としては、フェノール、クレゾール、レゾルシノール、ビスフェノールA、ビスフェノールC、ビスフェノールE、ビスフェノールF、ビスフェノールZなどが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。   Examples of phenols include phenol, cresol, resorcinol, bisphenol A, bisphenol C, bisphenol E, bisphenol F, and bisphenol Z. These may be used alone or in combination of two or more.

また、フェノール類とアルデヒド類の縮合物を製造する場合には、フェノール類1モルに対して、アルデヒド類を1〜3モル使用することが好ましい。アルデヒド類の使用量が1モル以上であれば、重合度の低い縮合物となるため、可使時間設定が容易となり、3モル以下であれば、重合度の高い縮合物となるため、鋳型強度発現が良好となる。   Moreover, when manufacturing the condensate of phenols and aldehydes, it is preferable to use 1-3 mol of aldehydes with respect to 1 mol of phenols. If the amount of aldehyde used is 1 mol or more, it becomes a condensate with a low degree of polymerization, so that it is easy to set the pot life, and if it is 3 mol or less, it becomes a condensate with a high degree of polymerization. Good expression.

フルフリルアルコールとアルデヒド類の縮合物を製造する場合には、フルフリルアルコール1モルに対して、アルデヒド類を0.1〜1モル使用することが好ましい。アルデヒド類の使用量が0.1モル以上であれば、重合度の低い縮合物となるため、可使時間設定が容易となり、1モル以下であれば、重合度の高い縮合物となるため、最終鋳型強度発現が良好となる。   When manufacturing the condensate of furfuryl alcohol and aldehydes, it is preferable to use 0.1-1 mol of aldehydes with respect to 1 mol of furfuryl alcohol. If the amount of aldehyde used is 0.1 mol or more, it becomes a condensate with a low degree of polymerization, so that the pot life can be easily set, and if it is 1 mol or less, it becomes a condensate with a high degree of polymerization. The final template strength is improved.

また、尿素等を由来とする窒素原子含有量は、酸硬化性樹脂100質量%あたり、0.1〜6質量%の範囲となるようにすることが好ましく、0.1〜4.5質量%であることがより好ましい。
窒素原子含有量は鋳型の初期強度及び最終強度に影響を与えるものであり、窒素原子含有量が低い場合には鋳型の初期強度が高くなる傾向にあり、窒素原子含有量が高い場合には鋳型の最終強度が高くなる傾向にある。
従って、必要に応じて窒素原子含有量を適宜調節することが好ましく、窒素原子含有量が上記範囲内であれば、初期強度と最終強度が共に好ましい鋳型を得ることが可能である。
The nitrogen atom content derived from urea or the like is preferably in the range of 0.1 to 6% by mass per 100% by mass of the acid curable resin, and is preferably 0.1 to 4.5% by mass. It is more preferable that
The nitrogen atom content affects the initial strength and final strength of the template. When the nitrogen atom content is low, the initial strength of the template tends to be high, and when the nitrogen atom content is high, the template is high. The final strength of the steel tends to increase.
Accordingly, it is preferable to appropriately adjust the nitrogen atom content as necessary. If the nitrogen atom content is within the above range, a template having a favorable initial strength and final strength can be obtained.

酸硬化性樹脂の特に好ましい態様として以下の4つが挙げられる。尚、以下における(共)縮合物とは、縮合物及び/又は共縮合物を意味する。
i)尿素、フルフリルアルコール及びアルデヒド類を縮合させて得られる(共)縮合物と、フルフリルアルコールの混合物。
ii)尿素とアルデヒド類の縮合物と、フルフリルアルコールの混合物。
iii)尿素、フルフリルアルコール及びアルデヒド類を縮合させて得られる(共)縮合物と、フェノールとアルデヒド類の縮合物と、フルフリルアルコールの混合物。
iv)フェノールとアルデヒド類の縮合物と、フルフリルアルコールの混合物。
The following four examples are particularly preferable for the acid curable resin. In addition, the (co) condensate in the following means a condensate and / or a cocondensate.
i) A mixture of a (co) condensate obtained by condensing urea, furfuryl alcohol and aldehydes with furfuryl alcohol.
ii) A mixture of urea and aldehyde condensate and furfuryl alcohol.
iii) A (co) condensate obtained by condensing urea, furfuryl alcohol and aldehydes, a mixture of phenol and aldehydes, and a mixture of furfuryl alcohol.
iv) A mixture of phenol and aldehyde condensate and furfuryl alcohol.

酸硬化性樹脂がこのようなi)〜iv)の態様であると、可使時間設定が容易で、且つ鋳型強度を向上させることができる砂組成物が得られるので好ましい。
i)の態様においては、酸硬化性樹脂に占める尿素、フルフリルアルコール及びアルデヒド類を縮合させて得られる(共)縮合物の比率は15〜45質量%であると好ましく、25〜35質量%であるとより好ましい。フルフリルアルコールの比率は55〜85質量%であると好ましく、65〜75質量%であるとより好ましい。
ii)の態様においては、酸硬化性樹脂に占める尿素とアルデヒド類の縮合物の比率は3.5〜20質量%であると好ましく、6.9〜13.5質量%であるとより好ましい。フルフリルアルコールの比率は80〜96.5質量%であると好ましく、86.5〜93.1質量%であるとより好ましい。
iii)の態様においては、酸硬化性樹脂に占める尿素、フルフリルアルコール及びアルデヒド類を縮合させて得られる(共)縮合物の比率は7.5〜22.5質量%であると好ましく、12.5〜17.5質量%であるとより好ましい。フェノールとアルデヒド類の縮合物の比率は、7.5〜22.5質量%であると好ましく、12.5〜17.5質量%であるとより好ましい。フルフリルアルコールの比率は55〜85質量%であると好ましく、65〜75質量%であるとより好ましい。
iv)の態様においては、酸硬化性樹脂に占めるフェノールとアルデヒド類の縮合物の比率は10〜40質量%であると好ましく、20〜30質量%であるとより好ましい。フルフリルアルコールの比率は60〜90質量%であると好ましく、70〜80質量%であるとより好ましい。
It is preferable that the acid curable resin is in such an embodiment of i) to iv) because a sand composition that can easily set the pot life and can improve the mold strength can be obtained.
In the aspect of i), the ratio of the (co) condensate obtained by condensing urea, furfuryl alcohol and aldehydes in the acid curable resin is preferably 15 to 45% by mass, and 25 to 35% by mass. Is more preferable. The ratio of furfuryl alcohol is preferably 55 to 85% by mass, and more preferably 65 to 75% by mass.
In the aspect of ii), the ratio of the condensate of urea and aldehydes in the acid curable resin is preferably 3.5 to 20% by mass, and more preferably 6.9 to 13.5% by mass. The ratio of furfuryl alcohol is preferably 80 to 96.5% by mass, and more preferably 86.5 to 93.1% by mass.
In the embodiment of iii), the ratio of the (co) condensate obtained by condensing urea, furfuryl alcohol and aldehydes in the acid curable resin is preferably 7.5 to 22.5% by mass, More preferably, it is 5 to 17.5% by mass. The ratio of the condensation product of phenol and aldehyde is preferably 7.5 to 22.5% by mass, and more preferably 12.5 to 17.5% by mass. The ratio of furfuryl alcohol is preferably 55 to 85% by mass, and more preferably 65 to 75% by mass.
In the aspect of iv), the ratio of the condensate of phenol and aldehyde in the acid curable resin is preferably 10 to 40% by mass, and more preferably 20 to 30% by mass. The ratio of furfuryl alcohol is preferably 60 to 90% by mass, and more preferably 70 to 80% by mass.

酸硬化性樹脂は、一般的な製法で得ることができる。その一例を以下に示す。
まず、酸硬化性樹脂の原料(フルフリルアルコール、アルデヒド類、尿素及びフェノール類等)の一部に水酸化ナトリウム水溶液などを混合してアルカリ性とし、昇温して(共)縮合物を生成する。次に、塩酸等を用いて酸性にし、尿素とアルデヒド類の縮合物等の反応を進行させた後、再びアルカリ性にし、残りの酸硬化性樹脂の原料を混合して酸硬化性樹脂を得る。
なお、ここで添加する塩酸は量が少ないため、硬化反応まで進行しない。
The acid curable resin can be obtained by a general production method. An example is shown below.
First, a part of the raw material of acid curable resin (furfuryl alcohol, aldehydes, urea, phenols, etc.) is mixed with an aqueous sodium hydroxide solution to make it alkaline, and the temperature is raised to produce a (co) condensate. . Next, it is acidified using hydrochloric acid or the like, and after a reaction such as a condensate of urea and aldehyde is allowed to proceed, it is made alkaline again, and the remaining acid curable resin raw materials are mixed to obtain an acid curable resin.
Since the amount of hydrochloric acid added here is small, it does not progress to the curing reaction.

このようにして得られる酸硬化性樹脂中には、通常、(共)縮合物を合成する際に生じる結合水由来の水が含まれる。酸硬化性樹脂の水分量は、製法の条件や酸硬化性樹脂の分子量などによって変わるが、多いものでは15質量%以上の水分量を有する酸硬化性樹脂もある。   The acid curable resin thus obtained usually contains bound water derived from the synthesis of the (co) condensate. The amount of water of the acid curable resin varies depending on the conditions of the production method and the molecular weight of the acid curable resin, but in many cases, there are acid curable resins having a water content of 15% by mass or more.

塩化カルシウム溶液及び塩化マグネシウム溶液は、硬化触媒作用を有する塩酸(酸触媒)の供給源となる。具体的には、溶媒に溶解した塩化カルシウムや塩化マグネシウム(以下、これらを総称して「塩化物」という場合がある。)が、後述するスルホン酸及び/又は硫酸と接触することで塩酸を発生させる。
塩化カルシウム溶液及び塩化マグネシウム溶液の溶媒としては、水及びアルコールから選ばれる1種又は2種以上の溶媒を用いることが好ましい。アルコールとしては、1価の低級アルコールが好ましい。特に、酸硬化性樹脂の硬化条件において気化しやすく、硬化の妨げを抑制できる点で、メタノール、エタノール、プロパノールなどが適している。
これらの溶媒の中でも、塩化物の溶解性に優れ、かつ酸硬化性樹脂がより硬化しやすくなる点で、水、メタノール、エタノールが好ましく、コスト面や作業性の点で水が特に好ましい。なお、混合溶媒として用いる場合は、水とアルコールの組み合わせでもよいし、種類の異なるアルコールの組み合わせでもよい。
The calcium chloride solution and the magnesium chloride solution serve as a supply source of hydrochloric acid (acid catalyst) having a curing catalytic action. Specifically, calcium chloride or magnesium chloride dissolved in a solvent (hereinafter sometimes collectively referred to as “chloride”) generates hydrochloric acid by contacting with sulfonic acid and / or sulfuric acid described later. Let
As the solvent for the calcium chloride solution and the magnesium chloride solution, it is preferable to use one or more solvents selected from water and alcohol. The alcohol is preferably a monovalent lower alcohol. In particular, methanol, ethanol, propanol, and the like are suitable because they are easily vaporized under the curing conditions of the acid-curable resin and can prevent the curing from being hindered.
Among these solvents, water, methanol, and ethanol are preferable because water is excellent in chloride solubility and the acid curable resin is more easily cured, and water is particularly preferable in terms of cost and workability. In addition, when using as a mixed solvent, the combination of water and alcohol may be sufficient, and the combination of different types of alcohol may be sufficient.

塩化カルシウム溶液及び塩化マグネシウム溶液は、溶媒の種類により塩化物の溶解度が異なるため一概に濃度範囲を決定することは困難であるが、通常、20〜70質量%が好ましく、30〜60質量%がより好ましい。濃度が20質量%以上であれば、酸硬化性樹脂が十分に硬化しやすくなる。一方、濃度が70質量%以下であれば、特に低温環境下において塩化物が砂組成物から析出するのを抑制できる。
なお、本発明において「濃度」とは、溶液100質量%中の塩化物の量(質量%)のことである。
The calcium chloride solution and the magnesium chloride solution are difficult to determine the concentration range in general because the solubility of chloride differs depending on the type of solvent, but usually 20 to 70% by mass is preferable, and 30 to 60% by mass is preferable. More preferred. When the concentration is 20% by mass or more, the acid curable resin is sufficiently cured. On the other hand, if the concentration is 70% by mass or less, it is possible to suppress precipitation of chloride from the sand composition particularly in a low temperature environment.
In the present invention, “concentration” means the amount (% by mass) of chloride in 100% by mass of the solution.

耐火性粒状材料としては、珪砂、クロマイト砂、ジルコン砂、オリビン砂、アルミナ砂、ムライト砂、合成ムライト砂等の従来公知のものを使用でき、また、使用済みの耐火性材料を回収したものや再生処理をしたものなども使用できる。
特に、耐火性を要求される部分には、クロマイト砂、ジルコン砂及びアルミナ砂を用いることが好ましく、中でも、コストがかからず、廃棄性に問題のないアルミナ砂を用いることが好ましい。
As the refractory granular material, conventionally known materials such as silica sand, chromite sand, zircon sand, olivine sand, alumina sand, mullite sand, and synthetic mullite sand can be used. Recycled ones can also be used.
In particular, it is preferable to use chromite sand, zircon sand, and alumina sand for a portion that requires fire resistance, and among them, it is preferable to use alumina sand that does not cost and has no problem with disposal.

上述したように、溶媒に溶解した塩化物は、スルホン酸及び/又は硫酸と接触することで塩酸を発生させる。この発生した塩酸により酸硬化性樹脂の硬化が促進され、高強度の鋳型を得ることが可能な砂組成物を製造できる。
本発明において「スルホン酸」とは、スルホ基が炭素骨格に置換した有機化合物のことである。スルホン酸としては、例えばキシレンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸などが挙げられる。
As described above, the chloride dissolved in the solvent generates hydrochloric acid by contacting with sulfonic acid and / or sulfuric acid. The generated hydrochloric acid accelerates the curing of the acid curable resin, and a sand composition capable of obtaining a high-strength mold can be produced.
In the present invention, the “sulfonic acid” is an organic compound in which a sulfo group is substituted with a carbon skeleton. Examples of the sulfonic acid include xylene sulfonic acid and paratoluene sulfonic acid.

スルホン酸及び硫酸は、硬化速度で比較すると硫酸の方がスルホン酸より早い傾向が見られる。一方、硬化強度で比較すると、スルホン酸の方が硫酸より強い傾向が見られる。
従って本発明では、鋳型の初期強度と最終強度とのバランス、及び亜硫酸ガスの発生等を考慮してスルホン酸及び硫酸を用いればよい。スルホン酸及び硫酸は単独で用いてもよいし、併用してもよいが、併用するのが好ましい。併用する場合、スルホン酸と硫酸の質量比は、スルホン酸:硫酸=1:2〜20:1が好ましい。
Sulfuric acid and sulfuric acid tend to be faster in sulfuric acid than in sulfonic acid when compared in terms of curing speed. On the other hand, when compared with curing strength, sulfonic acid tends to be stronger than sulfuric acid.
Therefore, in the present invention, sulfonic acid and sulfuric acid may be used in consideration of the balance between the initial strength and final strength of the mold, the generation of sulfurous acid gas, and the like. The sulfonic acid and sulfuric acid may be used alone or in combination, but it is preferable to use them together. When used in combination, the mass ratio of sulfonic acid to sulfuric acid is preferably sulfonic acid: sulfuric acid = 1: 2 to 20: 1.

本発明においては、上述した各成分の他に、得られる鋳型の強度を向上させる目的で、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン等のシランカップリング剤を用いてもよい。   In the present invention, in addition to the components described above, a silane coupling agent such as N-β (aminoethyl) γ-aminopropylmethyldimethoxysilane may be used for the purpose of improving the strength of the obtained template.

本発明では、上述した酸硬化性樹脂と、塩化カルシウム溶液及び/又は塩化マグネシウム溶液と、耐火性粒状材料と、スルホン酸及び/又は硫酸とを、後述する手順Aまたは手順Bにて混合することで、砂組成物を製造する。
酸硬化性樹脂の配合量は、耐火性粒状材料100質量部に対して0.3〜2.0質量部であることが好ましく、0.5〜1.0質量部であることがより好ましい。酸硬化性樹脂の配合量が0.3質量部以上であれば、十分な強度の鋳型が得られやすい。一方、酸硬化性樹脂の配合量が2.0質量部以下であれば、注湯後の鋳型を解体しやすくなる。
In the present invention, the acid curable resin, the calcium chloride solution and / or the magnesium chloride solution, the refractory granular material, and the sulfonic acid and / or sulfuric acid are mixed in the procedure A or the procedure B described later. A sand composition is produced.
The compounding amount of the acid curable resin is preferably 0.3 to 2.0 parts by mass, and more preferably 0.5 to 1.0 part by mass with respect to 100 parts by mass of the refractory granular material. If the compounding amount of the acid curable resin is 0.3 parts by mass or more, a sufficiently strong mold can be easily obtained. On the other hand, if the compounding amount of the acid curable resin is 2.0 parts by mass or less, the mold after pouring can be easily disassembled.

塩化カルシウム溶液及び/又は塩化マグネシウム溶液の配合量は無水物換算で、耐火性粒状材料100質量部に対して0.005〜0.150質量部であることが好ましく、0.0075〜0.0600質量部であることがより好ましい。塩化カルシウム溶液及び/又は塩化マグネシウム溶液の配合量が無水物換算で0.005質量部以上であれば、亜硫酸ガスの発生量を効果的に低減できる。なお、塩化カルシウム溶液及び/又は塩化マグネシウム溶液の配合量が増えるほど亜硫酸ガスの発生量の低減効果は大きくなるが、その一方で鋳型の強度が低下する傾向にある。鋳型としては2.50N/mm以上の強度を有すれば十分であるので、この程度の強度を保持するには塩化カルシウム溶液及び/又は塩化マグネシウム溶液の配合量の上限値を0.150質量部とするのが好ましい。特に、配合量が0.0075〜0.0600質量部であれば、亜硫酸ガスの発生量の低減に加え、鋳型の強度がより向上する。 The blending amount of the calcium chloride solution and / or the magnesium chloride solution is preferably 0.005 to 0.150 parts by mass, and 0.0075 to 0.0600 parts per 100 parts by mass of the refractory granular material in terms of anhydride. More preferably, it is part by mass. If the blending amount of the calcium chloride solution and / or the magnesium chloride solution is 0.005 parts by mass or more in terms of anhydride, the amount of sulfurous acid gas generated can be effectively reduced. In addition, although the reduction effect of the generation amount of sulfurous acid gas becomes so large that the compounding quantity of a calcium chloride solution and / or a magnesium chloride solution increases, on the other hand, it exists in the tendency for the intensity | strength of a casting_mold | template to fall. Since it is sufficient for the mold to have a strength of 2.50 N / mm 2 or more, the upper limit of the blending amount of the calcium chloride solution and / or the magnesium chloride solution is 0.150 mass to maintain this level of strength. Part. In particular, when the blending amount is 0.0075 to 0.0600 parts by mass, the strength of the mold is further improved in addition to the reduction in the amount of sulfurous acid gas generated.

スルホン酸及び/又は硫酸の配合量は、耐火性粒状材料100質量部に対して0.045〜1.200質量部が好ましく、0.075〜0.900質量部がより好ましい。スルホン酸及び/又は硫酸の配合量が上記範囲内であれば、十分な強度の鋳型が得られやすい。   The amount of the sulfonic acid and / or sulfuric acid is preferably 0.045 to 1.200 parts by mass, more preferably 0.075 to 0.900 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the refractory granular material. When the blending amount of sulfonic acid and / or sulfuric acid is within the above range, a template having sufficient strength can be easily obtained.

また、シランカップリング剤を用いる場合、その配合量は、耐火性粒状材料100質量部に対して0.0005〜0.01質量部であることが好ましく、0.001〜0.005質量部であることがより好ましい。シランカップリング剤の配合量が0.0005質量部以上であれば、鋳型の強度を向上させることができる。一方、シランカップリング剤の配合量が0.01質量部以下であれば、大幅なコスト上昇を抑えることができる。   Moreover, when using a silane coupling agent, it is preferable that the compounding quantity is 0.0005-0.01 mass part with respect to 100 mass parts of refractory granular materials, 0.001-0.005 mass part More preferably. If the compounding quantity of a silane coupling agent is 0.0005 mass part or more, the intensity | strength of a casting_mold | template can be improved. On the other hand, if the compounding amount of the silane coupling agent is 0.01 parts by mass or less, a significant cost increase can be suppressed.

混合方法としては、一般的な混合方法であれば特に制限はなく、例えば撹拌機などを用いて混合する方法などが挙げられる。   The mixing method is not particularly limited as long as it is a general mixing method, and examples thereof include a method of mixing using a stirrer.

混合の手順は、以下の通りである。
手順A:耐火性粒状材料と、スルホン酸及び/又は硫酸とを混合して混合物を調製した後に、該混合物に酸硬化性樹脂を混合すると同時に、または混合した後に塩化カルシウム溶液及び/又は塩化マグネシウム溶液を混合する。
手順B:耐火性粒状材料と、スルホン酸及び/又は硫酸と、酸硬化性樹脂と、塩化カルシウム溶液及び/又は塩化マグネシウム溶液とを同時に混合する。
The mixing procedure is as follows.
Procedure A: After preparing a mixture by mixing a refractory granular material and sulfonic acid and / or sulfuric acid, and simultaneously or after mixing the acid curable resin with the mixture, a calcium chloride solution and / or magnesium chloride Mix the solution.
Procedure B: Refractory granular material, sulfonic acid and / or sulfuric acid, acid curable resin, calcium chloride solution and / or magnesium chloride solution are mixed simultaneously.

手順Aおよび手順Bは、いずれも酸硬化性樹脂と塩化物とが混ざるタイミングに、耐火性粒状材料とスルホン酸及び/又は硫酸が存在している。上述したように、固体状である耐火性粒状材料の配合量は、液体状である他の成分に比べて多い。そのため、手順Aおよび手順Bは、いずれも配合量の多い体に、配合量の少ない液体が混ざることになるので、層分離が起こらない。よって、酸硬化性樹脂として水分量の多い、すなわち塩化物と混合すると水層と樹脂層に分離(層分離)しやすい酸硬化性樹脂を用いる場合でも、安定して砂組成物を製造できる。
従って、本発明は、酸硬化性樹脂として水分量の多い、特に水分量が15質量%以上の酸硬化性樹脂を用いる場合にも好適である。
In both the procedure A and the procedure B, the refractory granular material and the sulfonic acid and / or sulfuric acid are present at the timing when the acid curable resin and the chloride are mixed. As described above, the amount of the solid refractory granular material is larger than that of other liquid components. Therefore, procedures A and procedure B are both in the high solid body of the amount, it means that mix is small amount liquid, does not occur phase separation. Therefore, a sand composition can be stably produced even when an acid curable resin having a high water content as an acid curable resin, that is, an acid curable resin that easily separates (layer separation) into a water layer and a resin layer when mixed with chloride is used.
Therefore, the present invention is also suitable when an acid curable resin having a large water content, particularly a water content of 15% by mass or more is used as the acid curable resin.

また、手順Aおよび手順Bは、いずれも塩化物が酸(スルホン酸及び/又は硫酸)と接触するタイミングにおいて、酸硬化性樹脂が存在する。よって、手順Aまたは手順Bを行うことで、十分な強度を有する、特に初期強度に優れた鋳型を製造可能な砂組成物を製造できる。かかる理由は以下のように考えられる。
塩化物が酸と接触すると、複分解反応によって硬化触媒作用を有する塩酸を発生する。塩酸が発生するときに酸硬化性樹脂が存在していると、発生した塩酸を効率よく酸硬化性樹脂の硬化に利用できるので、特に初期強度に優れた鋳型を製造可能な砂組成物を製造できると考えられる。
In both procedure A and procedure B, the acid-curable resin is present at the timing when the chloride contacts the acid (sulfonic acid and / or sulfuric acid). Therefore, the sand composition which can manufacture the casting_mold | template which has sufficient intensity | strength and was excellent in the initial stage strength especially by performing the procedure A or the procedure B can be manufactured. The reason for this is considered as follows.
When the chloride comes into contact with the acid, hydrochloric acid having a curing catalytic action is generated by a metathesis reaction. If acid curable resin is present when hydrochloric acid is generated, the generated hydrochloric acid can be efficiently used for curing the acid curable resin, so that a sand composition capable of producing a mold having particularly excellent initial strength can be manufactured. It is considered possible.

手順Aの場合、混合物に酸硬化性樹脂と、塩化カルシウム溶液及び/又は塩化マグネシウム溶液を混合するタイミングは、同時でもよいし、酸硬化性樹脂を混合した後に塩化カルシウム溶液及び/又は塩化マグネシウム溶液を混合してもよい。特に、混合物に酸硬化性樹脂を混合した後に、塩化カルシウム溶液及び/又は塩化マグネシウム溶液を混合すれば、塩酸が発生するときには全ての酸硬化性樹脂の添加が完了しているので、全ての酸硬化性樹脂が均一に塩酸と接触できる。従って、より効率よく塩酸を酸硬化性樹脂の硬化に利用でき、初期強度により優れた鋳型が得られる。   In the case of the procedure A, the timing of mixing the acid curable resin and the calcium chloride solution and / or the magnesium chloride solution into the mixture may be the same, or after mixing the acid curable resin, the calcium chloride solution and / or the magnesium chloride solution. May be mixed. In particular, if the acid curable resin is mixed with the mixture and then mixed with the calcium chloride solution and / or the magnesium chloride solution, the addition of all the acid curable resin is completed when hydrochloric acid is generated. The curable resin can uniformly contact hydrochloric acid. Therefore, hydrochloric acid can be used more efficiently for curing the acid curable resin, and a mold having better initial strength can be obtained.

なお、混合物に酸硬化性樹脂を混合する前に、塩化カルシウム溶液及び/又は塩化マグネシウム溶液を混合物に混合することも考えられるが、その場合、混合直後から直ちに塩化物と酸による複分解反応が進行することとなる。その結果、硬化触媒作用を有する塩酸が大量に発生し、系外へと放出されてしまう。このような状態で後から酸硬化性樹脂を混合しても、系中における塩酸の濃度が低下しているので、硬化が十分に進行されず、鋳型の初期強度が低下すると考えられる。   In addition, it is conceivable to mix a calcium chloride solution and / or a magnesium chloride solution into the mixture before mixing the acid curable resin into the mixture, but in this case, the metathesis reaction by chloride and acid proceeds immediately after mixing. Will be. As a result, a large amount of hydrochloric acid having a curing catalytic action is generated and released out of the system. Even if the acid curable resin is mixed later in such a state, the concentration of hydrochloric acid in the system is lowered, so that the curing does not proceed sufficiently and the initial strength of the mold is considered to be lowered.

ところで、手順Aの場合、予め耐火性粒状材料と、スルホン酸及び/又は硫酸とを混合しておくので、耐火性粒状材料の表面がスルホン酸及び/又は硫酸によりコーティングされる。その結果、混合物中にはスルホン酸及び/又は硫酸が均一に分散していると考えられる。このような状態で混合物に酸硬化性樹脂を添加すると、添加直後は酸硬化性樹脂が混合物中において局在しやすいが、急激に硬化促進反応が進行するのを抑制できる。かかる理由は以下のように考えられる。
混合物に酸硬化性樹脂を添加した直後は、酸硬化性樹脂が均一に分散していないため、混合物中において酸硬化性樹脂が局在しやすい。しかし、スルホン酸及び/又は硫酸は混合物中において均一に分散しているので、局所的に酸硬化性樹脂の量が多くなっていても酸硬化性樹脂の割合に対してスルホン酸及び/又は硫酸の割合は少ない。従って、急激に硬化促進反応が進行するのを抑制できると考えられる。混合物に酸硬化性樹脂を添加した後、これらを混合すると、混合物中において酸硬化性樹脂が均一に分散される。その結果、酸硬化性樹脂に対するスルホン酸及び/又は硫酸の割合が均一になるので、均一に硬化促進反応が進行する。
By the way, in the case of the procedure A, since the refractory granular material and sulfonic acid and / or sulfuric acid are mixed in advance, the surface of the refractory granular material is coated with sulfonic acid and / or sulfuric acid. As a result, it is considered that sulfonic acid and / or sulfuric acid is uniformly dispersed in the mixture. When the acid curable resin is added to the mixture in such a state, the acid curable resin is likely to be localized in the mixture immediately after the addition, but it is possible to suppress the rapid progress of the curing acceleration reaction. The reason for this is considered as follows.
Immediately after the acid curable resin is added to the mixture, the acid curable resin is not uniformly dispersed, so that the acid curable resin is likely to be localized in the mixture. However, since the sulfonic acid and / or sulfuric acid is uniformly dispersed in the mixture, even if the amount of the acid curable resin is locally increased, the sulfonic acid and / or sulfuric acid with respect to the ratio of the acid curable resin. The ratio is small. Therefore, it is thought that it can suppress that hardening acceleration reaction advances rapidly. When the acid curable resin is added to the mixture and then mixed, the acid curable resin is uniformly dispersed in the mixture. As a result, since the ratio of the sulfonic acid and / or sulfuric acid to the acid curable resin becomes uniform, the curing acceleration reaction proceeds uniformly.

なお、塩化カルシウム溶液及び/又は塩化マグネシウム溶液の場合も、酸硬化性樹脂と同様である。
すなわち、混合物に酸硬化性樹脂と同時に、または酸硬化性樹脂を添加した後に塩化カルシウム溶液及び/又は塩化マグネシウム溶液を添加すると、添加直後は塩化カルシウム溶液及び/又は塩化マグネシウム溶液が混合物中において局在しやすい。しかし、混合物中にてスルホン酸及び/又は硫酸は均一に分散しているので、塩化カルシウム溶液及び/又は塩化マグネシウム溶液の割合に対して、スルホン酸及び/又は硫酸の割合は少ない。従って、急激に複分解反応が進行するのを抑制できると考えられる。
そして、混合物に塩化カルシウム溶液及び/又は塩化マグネシウム溶液を添加した後、これらを混合すると、混合物中において塩化カルシウム溶液及び/又は塩化マグネシウム溶液が均一に分散されるので、均一に複分解反応が進行する。
The calcium chloride solution and / or the magnesium chloride solution is the same as the acid curable resin.
That is, when a calcium chloride solution and / or a magnesium chloride solution is added to the mixture simultaneously with the acid curable resin or after the acid curable resin is added, the calcium chloride solution and / or the magnesium chloride solution is added to the mixture in the mixture immediately after the addition. Easy to exist. However, since sulfonic acid and / or sulfuric acid are uniformly dispersed in the mixture, the ratio of sulfonic acid and / or sulfuric acid is small with respect to the ratio of calcium chloride solution and / or magnesium chloride solution. Therefore, it is considered that the rapid progress of the metathesis reaction can be suppressed.
Then, after adding the calcium chloride solution and / or the magnesium chloride solution to the mixture and mixing them, the calcium chloride solution and / or the magnesium chloride solution are uniformly dispersed in the mixture, so that the metathesis reaction proceeds uniformly. .

従って、本発明においては、初期強度に特に優れた鋳型を製造できる点や、急激に硬化促進反応や複分解反応が進行するのを抑制できる点で、耐火性粒状材料と、スルホン酸及び/又は硫酸との混合物に酸硬化性樹脂を混合した後に、塩化カルシウム溶液及び/又は塩化マグネシウム溶液を混合する手順が、最も好ましい。   Therefore, in the present invention, a refractory granular material, sulfonic acid and / or sulfuric acid are able to produce a mold particularly excellent in initial strength, and can suppress the rapid progress of curing acceleration reaction or metathesis reaction. The procedure of mixing the calcium curable solution and / or the magnesium chloride solution after the acid curable resin is mixed with the mixture is most preferable.

手順A、手順Bは、いずれの場合もシランカップリング剤を添加するタイミングを制限されない。
手順Aの場合、シランカップリング剤は混合物中に配合してもよいし、酸硬化性樹脂や塩化カルシウム溶液及び/又は塩化マグネシウム溶液と共に混合物に添加して混合してもよい。また、予め酸硬化性樹脂にシランカップリング剤を配合しておき、これを混合物に添加してもよい。
手順Bの場合、シランカップリング剤は各成分の混合のタイミングに合わせて添加してもよいし、予め酸硬化性樹脂に配合しておいてもよい。
In either case, Procedure A and Procedure B are not limited in timing for adding the silane coupling agent.
In the case of the procedure A, the silane coupling agent may be blended in the mixture, or may be added to the mixture together with the acid curable resin, the calcium chloride solution and / or the magnesium chloride solution and mixed. Alternatively, a silane coupling agent may be blended in advance with the acid curable resin, and this may be added to the mixture.
In the case of the procedure B, the silane coupling agent may be added in accordance with the mixing timing of each component, or may be blended in advance with the acid curable resin.

本発明によれば、硫酸やスルホン酸などの使用を避けたり、その使用量を意図的に削減したりしなくても、亜硫酸ガスの発生量を低減できる。かかる理由は以下のように考えられる。
すなわち、本発明では、溶媒に溶解した塩化物が酸(スルホン酸及び/又は硫酸)と接触することで複分解反応して、硬化触媒作用を有する塩酸が発生すると共に、硫酸カルシウムや硫酸マグネシウムが生成される。硫酸カルシウムや硫酸マグネシウムの熱分解温度は1100℃以上であり熱的に安定であるため容易には分解されず、亜硫酸ガスが発生しにくいと考えられる。
従って、本発明により得られる砂組成物によれば、硬化触媒作用を有する塩酸を発生させることで、高強度の鋳型を製造できると共に、得られた鋳型へ高温(通常1000℃程度)に加熱して液体状にした材料を注湯しても、鋳型を構成する硬化物が熱分解しにくく、亜硫酸ガスの発生量を低減できる。
According to the present invention, the generation amount of sulfurous acid gas can be reduced without avoiding the use of sulfuric acid or sulfonic acid, or without intentionally reducing the amount of use thereof. The reason for this is considered as follows.
That is, in the present invention, chloride dissolved in a solvent comes into contact with an acid (sulfonic acid and / or sulfuric acid) to undergo a metathesis reaction to generate hydrochloric acid having a curing catalytic action, and calcium sulfate and magnesium sulfate are generated. Is done. The thermal decomposition temperature of calcium sulfate or magnesium sulfate is 1100 ° C. or higher and is thermally stable, so it is not easily decomposed, and it is considered that sulfurous acid gas is hardly generated.
Therefore, according to the sand composition obtained by the present invention, a high-strength mold can be produced by generating hydrochloric acid having a curing catalytic action, and the obtained mold is heated to a high temperature (usually about 1000 ° C.). Thus, even if the liquid material is poured, the cured product constituting the mold is not easily decomposed, and the amount of sulfurous acid gas generated can be reduced.

また、本発明では、塩化物として塩化カルシウム溶液及び/又は塩化マグネシウム溶液を用いる。すなわち、溶媒に溶解した状態で塩化物を扱うので、鋳型の製造現場で、塩化物が吸湿しないように湿度管理する必要がない。また、砂組成物を得るための工程を複雑化する必要がない。   In the present invention, a calcium chloride solution and / or a magnesium chloride solution is used as the chloride. That is, since the chloride is handled in a state dissolved in a solvent, it is not necessary to control the humidity at the mold manufacturing site so that the chloride does not absorb moisture. Moreover, it is not necessary to complicate the process for obtaining the sand composition.

さらに、本発明においては、塩酸の供給源として塩化カルシウム溶液及び/又は塩化マグネシウム溶液を用いるので、固体状の塩化カルシウムや塩化マグネシウムを用いる場合に比べて他の成分と均一に混合しやすい。
なお、塩化カルシウム及び塩化マグネシウムは、固体状のままでは硬化促進作用を示すことはできず、水などに溶解した状態で、かつ酸と接触することで塩酸を発生させて硬化促進作用を示すことができる。酸硬化性樹脂には、上述したように製造過程において結合水由来の水が含まれる。従って、固体状の塩化カルシウムや塩化マグネシウムを用いても、いずれは砂組成物中で溶解した状態となり、酸と接触することで塩酸を発生させることができる。しかし、固体状の塩化カルシウムや塩化マグネシウムを用いた場合、これらが砂組成物中で均一に分散したり溶解したりしにくく、その結果、亜硫酸ガスの発生量が十分に低減されにくくなることがある。よって、固体状の塩化カルシウムや塩化マグネシウムを用いる場合は、これらが砂組成物中で均一に分散し、かつ溶解した状態とするために、十分に混合する必要があり、作業性が低下しやすい。また、砂組成物中で固体状の塩化カルシウムや塩化マグネシウムが溶解するまでには時間がかかるため、砂組成物が使用できる状態になるまで待つ必要があり、すぐに鋳型を製造する場合には不向きである。なお、酸硬化性樹脂に塩化物を混合して粘結剤を調製する場合も、固体状の塩化カルシウムや塩化マグネシウムを用いると、これらが粘結剤中で均一に分散したり溶解したりしにくく、十分に混合する必要があると考えられる。
Furthermore, in the present invention, since a calcium chloride solution and / or a magnesium chloride solution is used as a hydrochloric acid supply source, it can be easily mixed with other components more uniformly than when solid calcium chloride or magnesium chloride is used.
It should be noted that calcium chloride and magnesium chloride cannot exhibit a curing accelerating action as they are in a solid state, but exhibit a curing accelerating action by generating hydrochloric acid in contact with an acid in a dissolved state in water or the like. Can do. As described above, the acid curable resin contains water derived from bound water in the production process. Therefore, even if solid calcium chloride or magnesium chloride is used, any of them is dissolved in the sand composition, and hydrochloric acid can be generated by contact with an acid. However, when solid calcium chloride or magnesium chloride is used, they are difficult to uniformly disperse or dissolve in the sand composition, and as a result, the amount of sulfurous acid gas generated cannot be sufficiently reduced. is there. Therefore, when solid calcium chloride or magnesium chloride is used, it is necessary to sufficiently mix them so that they are uniformly dispersed and dissolved in the sand composition, and workability is likely to deteriorate. . Also, since it takes time for solid calcium chloride and magnesium chloride to dissolve in the sand composition, it is necessary to wait until the sand composition is ready for use. It is unsuitable. In addition, when preparing a binder by mixing chloride with an acid curable resin, if solid calcium chloride or magnesium chloride is used, these may be uniformly dispersed or dissolved in the binder. It is difficult to mix well.

対して、本発明であれば、既に塩化物が溶解した状態で用いるので、他の成分と均一に混合しやすく、砂組成物中で沈殿したり分離したりするおそれがない。また、本発明であれば塩化カルシウムや塩化マグネシウムが砂組成物中で溶解する時間を考慮する必要がない。従って、鋳型を製造するタイミングに併せて砂組成物を製造し、得られた砂組成物をすぐに使用することができる。   On the other hand, according to the present invention, since it is used in a state in which chloride is already dissolved, it can be easily mixed uniformly with other components, and there is no possibility of precipitation or separation in the sand composition. Moreover, if it is this invention, it is not necessary to consider the time for calcium chloride or magnesium chloride to dissolve in the sand composition. Therefore, the sand composition can be manufactured in accordance with the timing of manufacturing the mold, and the obtained sand composition can be used immediately.

このようにして得られた砂組成物は、鋳型の製造の際に亜硫酸ガスの発生量を低減しつつ、十分な強度の鋳型を得ることができる。   The sand composition thus obtained can obtain a mold having sufficient strength while reducing the amount of sulfurous acid gas generated during the production of the mold.

[鋳型の製造方法]
本発明の鋳型の製造方法では、上述した方法により製造した砂組成物を用い、該砂組成物を鋳型製造用の型に充填し、砂組成物を硬化させること鋳型を製造する。
鋳型を製造する方法としては、自硬性鋳型造型法を採用することができる。すなわち、砂組成物を鋳型造型用の所定の型に充填すると、砂組成物が硬化剤の作用により硬化する。その結果、鋳型を得ることができる。
本発明の鋳型の製造方法では、塩化カルシウム溶液及び/又は塩化マグネシウム溶液を用いて製造した砂組成物を使用する。該砂組成物は、塩化カルシウム及び/又は塩化マグネシウムが砂組成物中に均一に分散しており、溶解した塩化カルシウム及び/又は塩化マグネシウムと酸(スルホン酸及び/又は硫酸)が接触するとすぐに反応して硬化触媒作用のある塩酸を発生させ、鋳型の表面だけでなく内部の硬化も良好となり、鋳型の強度をより向上させることができる。
[Mold manufacturing method]
In the mold production method of the present invention, the sand composition produced by the above-described method is used, the sand composition is filled in a mold for mold production, and the sand composition is cured to produce the mold.
As a method for producing the mold, a self-hardening mold making method can be employed. That is, when the sand composition is filled in a predetermined mold for mold making, the sand composition is cured by the action of the curing agent. As a result, a template can be obtained.
In the method for producing a mold of the present invention, a sand composition produced using a calcium chloride solution and / or a magnesium chloride solution is used. In the sand composition, calcium chloride and / or magnesium chloride is uniformly dispersed in the sand composition, and as soon as the dissolved calcium chloride and / or magnesium chloride comes into contact with an acid (sulfonic acid and / or sulfuric acid). It reacts to generate hydrochloric acid having a curing catalytic action, so that not only the surface of the mold but also the inside is cured well, and the strength of the mold can be further improved.

また、塩化カルシウム溶液及び/又は塩化マグネシウム溶液から硬化触媒作用のある塩酸が発生する際には、硫酸カルシウムや硫酸マグネシウムも生成されるが、これらは熱的に安定であるため亜硫酸ガスが発生しにくいと考えられる。
従って、本発明によれば、硬化剤として燐酸またはその塩などの含燐原子化合物を使用しなくても、本発明の砂組成物より得られた鋳型への注湯時に鋳型を構成する硬化物が熱分解しにくく、亜硫酸ガスの発生量を低減できる。よって、良好な作業環境が得られると同時に、亜硫酸ガス中の硫黄に起因する鉱物球状化阻害の発生率をも低下させることができる。
さらに、本発明では含燐原子化合物を使用しないので、耐火性粒状材料の特性が低下する恐れがなく、得られる鋳型の品質(強度)を良好に維持できる。
In addition, when hydrochloric acid having a curing catalytic action is generated from a calcium chloride solution and / or a magnesium chloride solution, calcium sulfate and magnesium sulfate are also generated. However, since these are thermally stable, sulfurous acid gas is generated. It is considered difficult.
Therefore, according to the present invention, a cured product that constitutes the mold when pouring into the mold obtained from the sand composition of the present invention without using a phosphorus-containing atomic compound such as phosphoric acid or a salt thereof as a curing agent. Is difficult to thermally decompose, and the amount of sulfurous acid gas generated can be reduced. Therefore, a good working environment can be obtained, and at the same time, the occurrence rate of mineral spheroidization inhibition due to sulfur in sulfurous acid gas can be reduced.
Furthermore, since no phosphorus-containing atomic compound is used in the present invention, there is no fear that the characteristics of the refractory granular material will deteriorate, and the quality (strength) of the obtained mold can be maintained well.

また、本発明によれば、耐火性粒状材料として、アルミナ砂を用いても、亜硫酸ガスの発生量を低減しつつ、かつ従来の珪砂を用いた場合と同等の鋳型強度を得ることが可能となると考えられる。
アルミナ砂は、耐火度が高く耐破砕性に優れることから鋳型の耐火性粒状材料として注目されていたが、熱容量が従来の耐火性粒状材料である珪砂より大きい為、これを用いて製造した鋳型は、硬化速度が遅く、且つその内部と表面の硬化度の差が大きくなる傾向にあり、強度を得にくく、実用化が難しかった。
しかし、本発明により得られる砂組成物は、鋳型の表面だけでなく内部の硬化も良好なものとしながら、鋳型の初期強度と長時間経過した際の強度を向上させることができるため、熱容量が大きいアルミナ砂のような耐火性粒状材料を用いても、従来の珪砂を用いた場合と同等の鋳型強度を得られる。従って、アルミナ砂のような熱容量が高い耐火性粒状材料であっても鋳型製造が可能になったと考えられる。
Further, according to the present invention, even if alumina sand is used as the refractory granular material, it is possible to obtain a mold strength equivalent to that when using conventional silica sand while reducing the amount of generated sulfurous acid gas. It is considered to be.
Alumina sand has attracted attention as a refractory granular material for molds because of its high fire resistance and excellent crushing resistance. However, since its heat capacity is larger than that of silica sand, which is a conventional refractory granular material, a mold manufactured using this material is used. Has a slow curing rate and tends to increase the difference in the degree of cure between the inside and the surface, making it difficult to obtain strength and difficult to put into practical use.
However, since the sand composition obtained by the present invention can improve not only the mold surface but also the internal curing, it can improve the initial strength of the mold and the strength after a long time, so that the heat capacity is high. Even when a refractory granular material such as large alumina sand is used, a mold strength equivalent to that obtained when conventional silica sand is used can be obtained. Therefore, it is considered that the mold can be produced even with a refractory granular material having a high heat capacity such as alumina sand.

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、各実施例及び比較例で用いた砂組成物の組成と、得られた鋳型(テストピース)の各物性の測定は以下の方法で行った。   Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples, but the present invention is not limited thereto. In addition, the composition of the sand composition used in each Example and Comparative Example and each physical property of the obtained mold (test piece) were measured by the following methods.

(水の含有量の測定)
水の含有量は、JIS K 0068の化学製品の水分試験方法によって求めた。
(Measurement of water content)
The water content was determined by the moisture test method for chemical products of JIS K 0068.

(窒素原子含有量の測定)
窒素原子含有量は、JIS K 0102の工場排水試験方法の滴定法によって求めた。
(Measurement of nitrogen atom content)
The nitrogen atom content was determined by the titration method of the factory wastewater test method of JIS K 0102.

(圧縮強度の測定)
各実施例及び比較例で得られたテストピースの圧縮強度(鋳型強度)は、JIS Z 2601の鋳物砂の試験方法に準じて、卓上抗圧力試験機(高千穂機械(株)製)を用いることで測定した。
(Measurement of compressive strength)
For the compressive strength (mold strength) of the test pieces obtained in each of the examples and comparative examples, use a desktop counter pressure tester (manufactured by Takachiho Kikai Co., Ltd.) according to the testing method for foundry sand of JIS Z 2601. Measured with

(嵩密度の測定)
各実施例及び比較例で得られたテストピースの嵩密度は、下記一般式(I)により求めた。質量測定に用いた電子天秤には、METTLER PM 4000(日本シイベルヘグナー(株)製)を用いた。
なお、嵩密度は木型に略同質量の混練砂が充填されたことを確認するために測定している。
テストピースの嵩密度(g/cm)=テストピースの質量(g)/テストピースの体積(cm)・・・(I)
(Measurement of bulk density)
The bulk density of the test pieces obtained in each Example and Comparative Example was determined by the following general formula (I). METLER PM 4000 (manufactured by Nippon Shibel Hegner Co., Ltd.) was used as an electronic balance used for mass measurement.
The bulk density is measured to confirm that the wooden mold is filled with approximately the same mass of kneaded sand.
Test piece bulk density (g / cm 3 ) = Test piece mass (g) / Test piece volume (cm 3 ) (I)

(亜硫酸ガスの発生量の測定)
各実施例及び比較例で得られたテストピースを解体した後、5g採取し、1000℃の温度条件下にて曝露させ、そこから発生するガスを10Lのテトラバッグに捕集し、捕集したガスを北川式検知管にて分析し亜硫酸ガスの発生量を測定した。
(Measurement of the amount of sulfur dioxide generated)
After disassembling the test pieces obtained in each Example and Comparative Example, 5 g was collected and exposed under a temperature condition of 1000 ° C., and the gas generated therefrom was collected in a 10 L tetra bag and collected. The gas was analyzed with a Kitagawa type detector tube and the amount of sulfurous acid gas generated was measured.

[実施例1−1]
(酸硬化性樹脂(I)の調製)
フルフリルアルコール859.20質量部と、尿素47.05質量部と、92質量%パラホルムアルデヒド65.90質量部と、15質量%水酸化ナトリウム水溶液2.00質量部とを温度計、冷却器及び攪拌機を備えた4つ口フラスコ中に入れて80℃で1時間反応させ、その後、10質量%塩酸3.00質量部を添加して、更に3時間反応させた。その後、15質量%水酸化ナトリウム水溶液2.00質量部と、尿素28.84質量部とを添加して、さらに30分間反応させ、その後、シランカップリング剤(N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン)2.00部を添加し、シランカップリング剤添加済みの酸硬化性樹脂(I)1010質量部を得た。該酸硬化性樹脂(I)1010質量部における水の含有量(水分量)は4.5質量%であり、酸硬化性樹脂(I)と水との合計量に対する窒素原子含有量は3.5質量%であった。
[Example 1-1]
(Preparation of acid curable resin (I))
859.20 parts by mass of furfuryl alcohol, 47.05 parts by mass of urea, 65.90 parts by mass of paraformaldehyde of 92% by mass, and 2.00 parts by mass of a 15% by mass aqueous sodium hydroxide solution The mixture was placed in a four-necked flask equipped with a stirrer and reacted at 80 ° C. for 1 hour. Thereafter, 3.00 parts by mass of 10% by mass hydrochloric acid was added, and further reacted for 3 hours. Thereafter, 2.00 parts by mass of a 15% by mass aqueous sodium hydroxide solution and 28.84 parts by mass of urea were added and reacted for another 30 minutes. Thereafter, a silane coupling agent (N-β (aminoethyl) γ- 2.00 parts of (aminopropylmethyldimethoxysilane) was added to obtain 1010 parts by mass of acid curable resin (I) to which a silane coupling agent had been added. The water content (water content) in 1010 parts by mass of the acid curable resin (I) is 4.5% by mass, and the nitrogen atom content relative to the total amount of the acid curable resin (I) and water is 3. It was 5 mass%.

(砂組成物の製造)
珪砂(三菱商事建材(株)製、フリーマントル新砂)100質量部に、上記シランカップリング剤添加済みの酸硬化性樹脂(I)0.80質量部と、50質量%塩化カルシウム水溶液0.01質量部(無水物換算で0.005質量部)と、キシレンスルホン酸67質量%及び硫酸8質量%を含有する75質量%水溶液0.32質量部とを同時に添加し、品川式万能攪拌機(MIXER、(株)品川工業所製)で混練して、砂組成物を得た。
(Manufacture of sand composition)
100 parts by mass of silica sand (manufactured by Mitsubishi Corporation Building Materials Co., Ltd., free mantle new sand), 0.80 part by mass of the silane coupling agent-added acid curable resin (I), and 50% by mass calcium chloride aqueous solution 0.01 Mass parts (0.005 parts by mass in terms of anhydride) and 0.32 parts by mass of a 75% by mass aqueous solution containing 67% by mass of xylene sulfonic acid and 8% by mass of sulfuric acid were added simultaneously, and a Shinagawa universal agitator (MIXER , Manufactured by Shinagawa Kogyo Co., Ltd.) to obtain a sand composition.

(テストピースの製造)
得られた砂組成物を、温度25℃、湿度60%の条件下、内径50mm、高さ50mmの型が形成されたテストピース作製用木型に充填して硬化させ、硬化開始から24時間経過後にテストピースを取り出した。
得られたテストピースについて、圧縮強度と嵩密度を測定した。また、テストピースを解体し、亜硫酸ガスの発生量を測定した。各結果を表1に示す。なお、亜硫酸ガスの発生量は、後述する比較例1−1の測定結果を100%としたときの値で表した。
(Manufacture of test pieces)
The obtained sand composition is filled in a wooden piece for test piece preparation in which a mold having an inner diameter of 50 mm and a height of 50 mm is formed under conditions of a temperature of 25 ° C. and a humidity of 60%, and 24 hours have elapsed since the start of curing. The test piece was taken out later.
The obtained test piece was measured for compressive strength and bulk density. Moreover, the test piece was disassembled and the amount of sulfurous acid gas generated was measured. The results are shown in Table 1. In addition, the generation amount of sulfurous acid gas was represented by the value when the measurement result of Comparative Example 1-1 described later is 100%.

[実施例1−2]
50質量%塩化カルシウム水溶液の配合量を0.06質量部(無水物換算で0.030質量部)に変更した以外は、実施例1−1と同様にして砂組成物を製造し、得られた砂組成物を用いてテストピースを製造し、圧縮強度、嵩密度、および亜硫酸ガスの発生量を測定した。結果を表1示す。
[Example 1-2]
A sand composition was produced and obtained in the same manner as in Example 1-1, except that the amount of the 50% by mass calcium chloride aqueous solution was changed to 0.06 parts by mass (0.030 parts by mass in terms of anhydride). A test piece was manufactured using the sand composition, and the compressive strength, bulk density, and amount of sulfurous acid gas generated were measured. The results are shown in Table 1.

[実施例1−3]
50質量%塩化カルシウム水溶液の配合量を0.10質量部(無水物換算で0.050質量部)に変更した以外は、実施例1−1と同様にして砂組成物を製造し、得られた砂組成物を用いてテストピースを製造し、圧縮強度、嵩密度、および亜硫酸ガスの発生量を測定した。結果を表1示す。
[Example 1-3]
A sand composition was produced and obtained in the same manner as in Example 1-1 except that the amount of the 50% by mass calcium chloride aqueous solution was changed to 0.10 parts by mass (0.050 parts by mass in terms of anhydride). A test piece was manufactured using the sand composition, and the compressive strength, bulk density, and amount of sulfurous acid gas generated were measured. The results are shown in Table 1.

[実施例1−4]
50質量%塩化カルシウム水溶液の配合量を0.30質量部(無水物換算で0.150質量部)に変更した以外は、実施例1−1と同様にして砂組成物を製造し、得られた砂組成物を用いてテストピースを製造し、圧縮強度、嵩密度、および亜硫酸ガスの発生量を測定した。結果を表1示す。
[Example 1-4]
A sand composition was produced and obtained in the same manner as in Example 1-1, except that the blending amount of the 50% by mass calcium chloride aqueous solution was changed to 0.30 parts by mass (0.150 parts by mass in terms of anhydride). A test piece was manufactured using the sand composition, and the compressive strength, bulk density, and amount of sulfurous acid gas generated were measured. The results are shown in Table 1.

[実施例1−5]
50質量%塩化カルシウム水溶液の代わりに、50質量%塩化マグネシウム水溶液を0.01質量部(無水物換算で0.005質量部)配合した以外は、実施例1−1と同様にして砂組成物を製造し、得られた砂組成物を用いてテストピースを製造し、圧縮強度、嵩密度、および亜硫酸ガスの発生量を測定した。結果を表1示す。
[Example 1-5]
A sand composition was prepared in the same manner as in Example 1-1, except that 0.01 parts by mass (0.005 parts by mass in terms of anhydride) of 50% by mass magnesium chloride aqueous solution was blended instead of the 50% by mass calcium chloride aqueous solution. A test piece was produced using the obtained sand composition, and the compression strength, bulk density, and amount of sulfurous acid gas generated were measured. The results are shown in Table 1.

[実施例1−6]
50質量%塩化カルシウム水溶液の代わりに、50質量%塩化マグネシウム水溶液を0.06質量部(無水物換算で0.030質量部)配合した以外は、実施例1−1と同様にして砂組成物を製造し、得られた砂組成物を用いてテストピースを製造し、圧縮強度、嵩密度、および亜硫酸ガスの発生量を測定した。結果を表1示す。
[Example 1-6]
A sand composition was prepared in the same manner as in Example 1-1 except that 0.06 parts by mass (0.030 parts by mass in terms of anhydride) of 50% by mass magnesium chloride aqueous solution was blended in place of the 50% by mass calcium chloride aqueous solution. A test piece was produced using the obtained sand composition, and the compression strength, bulk density, and amount of sulfurous acid gas generated were measured. The results are shown in Table 1.

[実施例1−7]
50質量%塩化カルシウム水溶液の代わりに、50質量%塩化マグネシウム水溶液を0.10質量部(無水物換算で0.050質量部)配合した以外は、実施例1−1と同様にして砂組成物を製造し、得られた砂組成物を用いてテストピースを製造し、圧縮強度、嵩密度、および亜硫酸ガスの発生量を測定した。結果を表1示す。
[Example 1-7]
A sand composition was prepared in the same manner as in Example 1-1, except that 50 mass% magnesium chloride aqueous solution was mixed with 0.10 mass parts (0.050 mass parts in terms of anhydride) instead of the 50 mass% calcium chloride aqueous solution. A test piece was produced using the obtained sand composition, and the compression strength, bulk density, and amount of sulfurous acid gas generated were measured. The results are shown in Table 1.

[実施例1−8]
50質量%塩化カルシウム水溶液の代わりに、50質量%塩化マグネシウム水溶液を0.30質量部(無水物換算で0.150質量部)配合した以外は、実施例1−1と同様にして砂組成物を製造し、得られた砂組成物を用いてテストピースを製造し、圧縮強度、嵩密度、および亜硫酸ガスの発生量を測定した。結果を表1示す。
[Example 1-8]
A sand composition was prepared in the same manner as in Example 1-1 except that 0.30 parts by mass (0.150 parts by mass in terms of anhydride) of 50% by mass magnesium chloride aqueous solution was added instead of the 50% by mass calcium chloride aqueous solution. A test piece was produced using the obtained sand composition, and the compression strength, bulk density, and amount of sulfurous acid gas generated were measured. The results are shown in Table 1.

[比較例1−1]
50質量%塩化カルシウム水溶液を配合しなかった以外は、実施例1−1と同様にして砂組成物を製造し、得られた砂組成物を用いてテストピースを製造し、圧縮強度、嵩密度、および亜硫酸ガスの発生量を測定した。結果を表1示す。
[Comparative Example 1-1]
A sand composition was produced in the same manner as in Example 1-1 except that a 50% by mass calcium chloride aqueous solution was not blended. A test piece was produced using the obtained sand composition, and the compressive strength and bulk density were obtained. , And the amount of sulfurous acid gas generated was measured. The results are shown in Table 1.

[比較例1−2]
珪砂100質量部に、塩化カルシウム2水和物0.04質量部を添加し、品川式万能攪拌機で混練して塩化カルシウム含有砂100.04質量部(無水物換算で塩化カルシウムを0.030質量部含有)を得た。
塩化カルシウム含有砂100.04質量部に、上記シランカップリング剤添加済みの酸硬化性樹脂(I)0.80質量部と、キシレンスルホン酸67質量%及び硫酸8質量%を含有する75質量%水溶液0.32質量部とを同時に添加し、品川式万能攪拌機で混練して、砂組成物を得た。
得られた砂組成物を用いた以外は、実施例1−1と同様にしてテストピースを製造し、圧縮強度、嵩密度、および亜硫酸ガスの発生量を測定した。結果を表1示す。
[Comparative Example 1-2]
To 100 parts by mass of silica sand, 0.04 part by mass of calcium chloride dihydrate is added, and kneaded with a Shinagawa universal stirrer to mix 100.04 parts by mass of calcium chloride-containing sand (0.030 mass of calcium chloride in terms of anhydride). Part contained).
75% by mass containing 0.80 part by mass of the above-mentioned silane coupling agent-added acid curable resin (I), 67% by mass of xylene sulfonic acid and 8% by mass of sulfuric acid in 100.04 parts by mass of calcium chloride-containing sand 0.32 parts by mass of an aqueous solution was added simultaneously and kneaded with a Shinagawa universal stirrer to obtain a sand composition.
A test piece was produced in the same manner as in Example 1-1 except that the obtained sand composition was used, and the compressive strength, bulk density, and amount of sulfurous acid gas generated were measured. The results are shown in Table 1.

Figure 0005119276
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表1中、実施例1−1〜1−8、および比較例1−1における50質量%塩化カルシウム水溶液及び50質量%塩化マグネシウム水溶液の配合量は、耐火性粒状材料(珪砂)100質量部に対する無水物換算した塩化カルシウムまたは塩化マグネシウムの量である。なお、比較例1−2の場合は、耐火性粒状材料(珪砂)100質量部に対する無水物換算した塩化カルシウム2水和物の量を示した。   In Table 1, the blending amounts of the 50 mass% calcium chloride aqueous solution and the 50 mass% magnesium chloride aqueous solution in Examples 1-1 to 1-8 and Comparative Example 1-1 are based on 100 parts by mass of the refractory granular material (silica sand). The amount of calcium chloride or magnesium chloride in terms of anhydride. In addition, in the case of the comparative example 1-2, the quantity of the calcium chloride dihydrate converted into the anhydride with respect to 100 mass parts of refractory granular materials (silica sand) was shown.

表1から明らかなように、50質量%塩化カルシウム水溶液を配合して砂組成物を製造した実施例1−1〜1−4では、亜硫酸ガスの発生量を低減できた。また、鋳型として十分な強度の圧縮強度を示した。
なお、圧縮強度は、50質量%塩化カルシウム水溶液の配合量が増えるに連れて低下する傾向にあった。また、亜硫酸ガスの発生量は、50質量%塩化カルシウム水溶液の配合量が増えるに連れて、より低減される傾向にあった。
As is clear from Table 1, in Examples 1-1 to 1-4 in which a sand composition was produced by blending a 50 mass% calcium chloride aqueous solution, the amount of sulfurous acid gas generated could be reduced. Moreover, the compressive strength of intensity | strength sufficient as a casting_mold | template was shown.
The compressive strength tended to decrease as the blending amount of the 50% by mass calcium chloride aqueous solution increased. Further, the amount of sulfurous acid gas generated tended to be reduced as the blending amount of the 50 mass% calcium chloride aqueous solution increased.

また、50質量%塩化マグネシウム水溶液を配合して砂組成物を製造した実施例1−5〜1−8では、亜硫酸ガスの発生量を低減できた。また、鋳型として十分な強度の圧縮強度を示した。
なお、圧縮強度は、50質量%塩化マグネシウム水溶液の配合量が増えるに連れて低下する傾向にあった。また、亜硫酸ガスの発生量は、50質量%塩化マグネシウム水溶液の配合量が増えるに連れて、より低減される傾向にあった。
In Examples 1-5 to 1-8 in which a sand composition was prepared by blending a 50 mass% magnesium chloride aqueous solution, the amount of sulfurous acid gas generated could be reduced. Moreover, the compressive strength of intensity | strength sufficient as a casting_mold | template was shown.
The compressive strength tended to decrease as the blending amount of the 50 mass% magnesium chloride aqueous solution increased. Further, the amount of sulfurous acid gas generated tended to be reduced as the blending amount of the 50 mass% magnesium chloride aqueous solution increased.

一方、50質量%塩化カルシウム水溶液を配合せずに砂組成物を製造した比較例1−1では、実施例1−1〜1−8と同様に鋳型として十分な強度の圧縮強度を示したが、亜硫酸ガスの発生量の低減効果は得られなかった。
珪砂と、塩化カルシウム2水和物を混合した後に、これに酸硬化性樹脂と、キシレンスルホン酸及び硫酸を含有する水溶液を添加して砂組成物を製造した比較例1−2では、塩化物が固体状であったため砂組成物中で均一に分散したり溶解したりしにくかった。そのため、複分解反応が起こりにくく、実施例1−2、1−6に比べて鋳型の圧縮強度が低かった。また、亜硫酸ガスの発生量の低減効果が得られなかった。
On the other hand, Comparative Example 1-1 in which the sand composition was produced without blending the 50 mass% calcium chloride aqueous solution showed a compressive strength sufficient as a mold as in Examples 1-1 to 1-8. The effect of reducing the amount of sulfurous acid gas generated was not obtained.
In Comparative Example 1-2, silica sand and calcium chloride dihydrate were mixed, and then an acid-curable resin, an aqueous solution containing xylene sulfonic acid and sulfuric acid were added thereto to produce a sand composition. Since it was solid, it was difficult to uniformly disperse or dissolve in the sand composition. Therefore, metathesis reaction hardly occurred, and the compression strength of the mold was low as compared with Examples 1-2 and 1-6. Moreover, the effect of reducing the amount of sulfurous acid gas generated was not obtained.

[実施例2−1]
(酸硬化性樹脂(II)の調製)
シランカップリング剤を2.00部添加する際に、水124.8質量部を添加した以外は、実施例1−1と同様にして、シランカップリング剤添加済みの酸硬化性樹脂(II)1134.8質量部を得た。該酸硬化性樹脂(II)1134.8質量部における水分量は15.0質量%であり、酸硬化性樹脂(II)と水との合計量に対する窒素原子含有量は3.1質量%であった。
[Example 2-1]
(Preparation of acid curable resin (II))
When adding 2.00 parts of silane coupling agent, except that 124.8 parts by mass of water was added, the same as in Example 1-1, the acid curable resin (II) to which the silane coupling agent had been added 1134.8 mass parts was obtained. The water content in 1134.8 parts by mass of the acid curable resin (II) is 15.0% by mass, and the nitrogen atom content with respect to the total amount of the acid curable resin (II) and water is 3.1% by mass. there were.

(砂組成物の製造)
珪砂100質量部に、キシレンスルホン酸67質量%及び硫酸8質量%を含有する75質量%水溶液0.32質量部を添加し、品川式万能攪拌機で1分間混練して混合物を得た。
得られた混合物に、上記シランカップリング剤添加済みの酸硬化性樹脂(II)0.80質量部を添加し、ついで50質量%塩化カルシウム水溶液0.01質量部(無水物換算で0.005質量部)を添加し、品川式万能攪拌機で1分間紺連して砂組成物を得た。
(Manufacture of sand composition)
To 100 parts by mass of silica sand, 0.32 parts by mass of a 75% by mass aqueous solution containing 67% by mass of xylene sulfonic acid and 8% by mass of sulfuric acid was added and kneaded for 1 minute with a Shinagawa universal agitator to obtain a mixture.
To the obtained mixture, 0.80 part by mass of the silane coupling agent-added acid curable resin (II) is added, and then 50 parts by mass of a 50% by mass calcium chloride aqueous solution (0.005 in terms of anhydride). Mass part) was added, and a sand composition was obtained by continuous for 1 minute using a Shinagawa universal stirrer.

(テストピースの製造)
得られた砂組成物を用いた以外は、実施例1−1と同様にしてテストピースを製造し、その圧縮強度、嵩密度、亜硫酸ガスの発生量を測定した。各結果を表2に示す。なお、亜硫酸ガスの発生量は、後述する比較例2−1の測定結果を100%としたときの値で表した。
(Manufacture of test pieces)
A test piece was produced in the same manner as in Example 1-1 except that the obtained sand composition was used, and the compression strength, bulk density, and generation amount of sulfurous acid gas were measured. Table 2 shows the results. In addition, the generation amount of sulfurous acid gas was represented by the value when the measurement result of Comparative Example 2-1 described later is 100%.

[実施例2−2]
50質量%塩化カルシウム水溶液の配合量を0.06質量部(無水物換算で0.030質量部)に変更した以外は、実施例2−1と同様にして砂組成物を製造し、得られた砂組成物を用いてテストピースを製造し、圧縮強度、嵩密度、および亜硫酸ガスの発生量を測定した。結果を表2示す。
[Example 2-2]
A sand composition was produced and obtained in the same manner as in Example 2-1, except that the amount of the 50% by mass calcium chloride aqueous solution was changed to 0.06 parts by mass (0.030 parts by mass in terms of anhydride). A test piece was manufactured using the sand composition, and the compressive strength, bulk density, and amount of sulfurous acid gas generated were measured. The results are shown in Table 2.

[実施例2−3]
50質量%塩化カルシウム水溶液の配合量を0.10質量部(無水物換算で0.050質量部)に変更した以外は、実施例2−1と同様にして砂組成物を製造し、得られた砂組成物を用いてテストピースを製造し、圧縮強度、嵩密度、および亜硫酸ガスの発生量を測定した。結果を表2示す。
[Example 2-3]
A sand composition was produced and obtained in the same manner as in Example 2-1, except that the amount of the 50% by mass calcium chloride aqueous solution was changed to 0.10 parts by mass (0.050 parts by mass in terms of anhydride). A test piece was manufactured using the sand composition, and the compressive strength, bulk density, and amount of sulfurous acid gas generated were measured. The results are shown in Table 2.

[実施例2−4]
50質量%塩化カルシウム水溶液の配合量を0.30質量部(無水物換算で0.150質量部)に変更した以外は、実施例2−1と同様にして砂組成物を製造し、得られた砂組成物を用いてテストピースを製造し、圧縮強度、嵩密度、および亜硫酸ガスの発生量を測定した。結果を表2示す。
[Example 2-4]
A sand composition was produced and obtained in the same manner as in Example 2-1, except that the amount of the 50% by mass calcium chloride aqueous solution was changed to 0.30 parts by mass (0.150 parts by mass in terms of anhydride). A test piece was manufactured using the sand composition, and the compressive strength, bulk density, and amount of sulfurous acid gas generated were measured. The results are shown in Table 2.

[実施例2−5]
50質量%塩化カルシウム水溶液の代わりに、50質量%塩化マグネシウム水溶液を0.01質量部(無水物換算で0.005質量部)配合した以外は、実施例2−1と同様にして砂組成物を製造し、得られた砂組成物を用いてテストピースを製造し、圧縮強度、嵩密度、および亜硫酸ガスの発生量を測定した。結果を表2示す。
[Example 2-5]
A sand composition was prepared in the same manner as in Example 2-1, except that 0.01 parts by mass (0.005 parts by mass in terms of anhydride) of 50% by mass magnesium chloride aqueous solution was blended instead of the 50% by mass calcium chloride aqueous solution. A test piece was produced using the obtained sand composition, and the compression strength, bulk density, and amount of sulfurous acid gas generated were measured. The results are shown in Table 2.

[実施例2−6]
50質量%塩化カルシウム水溶液の代わりに、50質量%塩化マグネシウム水溶液を0.06質量部(無水物換算で0.030質量部)配合した以外は、実施例2−1と同様にして砂組成物を製造し、得られた砂組成物を用いてテストピースを製造し、圧縮強度、嵩密度、および亜硫酸ガスの発生量を測定した。結果を表2示す。
[Example 2-6]
Sand composition in the same manner as in Example 2-1, except that 0.06 parts by mass (0.030 parts by mass in terms of anhydride) of 50% by mass magnesium chloride aqueous solution was blended in place of the 50% by mass calcium chloride aqueous solution. A test piece was produced using the obtained sand composition, and the compression strength, bulk density, and amount of sulfurous acid gas generated were measured. The results are shown in Table 2.

[実施例2−7]
50質量%塩化カルシウム水溶液の代わりに、50質量%塩化マグネシウム水溶液を0.10質量部(無水物換算で0.050質量部)配合した以外は、実施例2−1と同様にして砂組成物を製造し、得られた砂組成物を用いてテストピースを製造し、圧縮強度、嵩密度、および亜硫酸ガスの発生量を測定した。結果を表2示す。
[Example 2-7]
A sand composition was prepared in the same manner as in Example 2-1, except that 50 mass% magnesium chloride aqueous solution was added in an amount of 0.10 mass parts (0.050 mass parts in terms of anhydride) instead of the 50 mass% calcium chloride aqueous solution. A test piece was produced using the obtained sand composition, and the compression strength, bulk density, and amount of sulfurous acid gas generated were measured. The results are shown in Table 2.

[実施例2−8]
50質量%塩化カルシウム水溶液の代わりに、50質量%塩化マグネシウム水溶液を0.30質量部(無水物換算で0.150質量部)配合した以外は、実施例2−1と同様にして砂組成物を製造し、得られた砂組成物を用いてテストピースを製造し、圧縮強度、嵩密度、および亜硫酸ガスの発生量を測定した。結果を表2示す。
[Example 2-8]
A sand composition was prepared in the same manner as in Example 2-1, except that 0.30 parts by mass (0.150 parts by mass in terms of anhydride) of 50% by mass magnesium chloride aqueous solution was blended in place of the 50% by mass calcium chloride aqueous solution. A test piece was produced using the obtained sand composition, and the compression strength, bulk density, and amount of sulfurous acid gas generated were measured. The results are shown in Table 2.

[比較例2−1]
50質量%塩化カルシウム水溶液を配合しなかった以外は、実施例2−1と同様にして砂組成物を製造し、得られた砂組成物を用いてテストピースを製造し、圧縮強度、嵩密度、および亜硫酸ガスの発生量を測定した。結果を表2示す。
[Comparative Example 2-1]
A sand composition was produced in the same manner as in Example 2-1, except that a 50 mass% calcium chloride aqueous solution was not blended. A test piece was produced using the obtained sand composition, and the compressive strength and bulk density were obtained. , And the amount of sulfurous acid gas generated was measured. The results are shown in Table 2.

[比較例2−2]
予め酸硬化性樹脂と塩化物とを混合し、これを実施例2−1で得た混合物に添加して砂組成物を製造しようと試みた。
そこで、まず、シランカップリング剤添加済みの酸硬化性樹脂(II)0.80質量部と、塩化カルシウム2水和物0.04質量部(無水物換算で0.030質量部)とを混合した。
しかし、水層と樹脂層とに分離してしまったため、砂組成物は製造しなかった。
[Comparative Example 2-2]
An attempt was made to produce a sand composition by previously mixing an acid curable resin and chloride and adding this to the mixture obtained in Example 2-1.
Therefore, first, 0.80 part by mass of acid-curable resin (II) to which a silane coupling agent has been added and 0.04 part by mass of calcium chloride dihydrate (0.030 part by mass in terms of anhydride) are mixed. did.
However, the sand composition was not manufactured because it was separated into an aqueous layer and a resin layer.

Figure 0005119276
Figure 0005119276

表2中、50質量%塩化カルシウム水溶液及び50質量%塩化マグネシウム水溶液の配合量は、耐火性粒状材料(珪砂)100質量部に対する無水物換算で示す。   In Table 2, the compounding amounts of the 50 mass% calcium chloride aqueous solution and the 50 mass% magnesium chloride aqueous solution are shown in terms of anhydride relative to 100 parts by mass of the refractory granular material (silica sand).

表2から明らかなように、50質量%塩化カルシウム水溶液を配合して砂組成物を製造した実施例2−1〜2−4では、亜硫酸ガスの発生量を低減できた。また、鋳型として十分な強度の圧縮強度を示した。
なお、圧縮強度は、50質量%塩化カルシウム水溶液の配合量が増えるに連れて低下する傾向にあった。また、亜硫酸ガスの発生量は、50質量%塩化カルシウム水溶液の配合量が増えるに連れて、より低減される傾向にあった。
As apparent from Table 2, in Examples 2-1 to 2-4 in which the sand composition was prepared by blending the 50 mass% calcium chloride aqueous solution, the amount of sulfurous acid gas generated could be reduced. Moreover, the compressive strength of intensity | strength sufficient as a casting_mold | template was shown.
The compressive strength tended to decrease as the blending amount of the 50% by mass calcium chloride aqueous solution increased. Further, the amount of sulfurous acid gas generated tended to be reduced as the blending amount of the 50 mass% calcium chloride aqueous solution increased.

また、50質量%塩化マグネシウム水溶液を配合して砂組成物を製造した実施例2−5〜2−8では、亜硫酸ガスの発生量を低減できた。また、鋳型として十分な強度の圧縮強度を示した。
なお、圧縮強度は、50質量%塩化マグネシウム水溶液の配合量が増えるに連れて低下する傾向にあった。また、亜硫酸ガスの発生量は、50質量%塩化マグネシウム水溶液の配合量が増えるに連れて、より低減される傾向にあった。
Moreover, in Examples 2-5 to 2-8 in which a sand composition was prepared by blending a 50 mass% magnesium chloride aqueous solution, the amount of sulfurous acid gas generated could be reduced. Moreover, the compressive strength of intensity | strength sufficient as a casting_mold | template was shown.
The compressive strength tended to decrease as the blending amount of the 50 mass% magnesium chloride aqueous solution increased. Further, the amount of sulfurous acid gas generated tended to be reduced as the blending amount of the 50 mass% magnesium chloride aqueous solution increased.

一方、50質量%塩化カルシウム水溶液を配合せずに砂組成物を製造した比較例2−1では、実施例2−1〜2−8と同様に鋳型として十分な強度の圧縮強度を示したが、亜硫酸ガスの発生量の低減効果は得られなかった。
比較例2−2は、水分量が15.0質量%と多い酸硬化性樹脂(II)と塩化カルシウム2水和物とを混合したため、酸硬化性樹脂(II)が析出し、水層と樹脂層に分離してしまった。なお、比較例2−2は固体状の塩化カルシウムを用いた例であるが、液体状の塩化カルシウムや塩化マグネシウムを用いても、同様に層分離が起こると考えられる。
On the other hand, in Comparative Example 2-1, in which the sand composition was produced without blending the 50 mass% calcium chloride aqueous solution, the compressive strength sufficient as a mold was shown as in Examples 2-1 to 2-8. The effect of reducing the amount of sulfurous acid gas generated was not obtained.
In Comparative Example 2-2, since the acid curable resin (II) having a high water content of 15.0% by mass and calcium chloride dihydrate were mixed, the acid curable resin (II) was precipitated, It separated into a resin layer. In addition, although Comparative Example 2-2 is an example using solid calcium chloride, it is considered that layer separation similarly occurs even when liquid calcium chloride or magnesium chloride is used.

[実験例]
以下、実験例について説明する。
なお、以下の実験例1〜5では、本発明によれば耐火性粒状材料の種類によらず鋳型の強度向上効果が得られることを確認するために、耐火性粒状材料としてアルミナ砂を用いた場合の、鋳型の圧縮強度を測定した。
なお、鋳型の強度は、塩化物の状態(固体状または液体状)の影響を受けにくいと考えられるため、実験は便宜上、固体状の塩化カルシウムを用いて行った。
また、実験は便宜上、予め酸硬化性樹脂に固体状の塩化カルシウムを添加して調製した粘結剤を用いて行ったが、鋳型の強度は、予め酸硬化性樹脂に塩化物を添加することによっては損なわれない。なお、粘結剤は、層分離の問題が生じない水分量の酸硬化性樹脂を用いて調製した。
[Experimental example]
Hereinafter, experimental examples will be described.
In Examples 1 to 5 below, alumina sand was used as the refractory granular material in order to confirm that the effect of improving the strength of the mold was obtained regardless of the type of the refractory granular material according to the present invention. In this case, the compression strength of the mold was measured.
Since the strength of the template is considered to be hardly affected by the state of chloride (solid or liquid), the experiment was conducted using solid calcium chloride for convenience.
In addition, for the sake of convenience, the experiment was performed using a binder prepared by adding solid calcium chloride to an acid curable resin in advance. However, the strength of the mold is determined by adding chloride to the acid curable resin in advance. Will not be damaged. The binder was prepared using an acid curable resin having a water content that does not cause a problem of layer separation.

<実験例1>
(粘結剤の調製)
フルフリルアルコール859.20質量部と、尿素47.05質量部と、92質量%パラホルムアルデヒド65.90質量部と、15質量%水酸化ナトリウム水溶液2.00質量部とを温度計、冷却器及び攪拌機を備えた4つ口フラスコ中に入れて80℃で1時間反応させ、その後、10質量%塩酸3.00質量部を添加して、更に3時間反応させた。その後、15質量%水酸化ナトリウム水溶液2.00質量部と、尿素28.84質量部とを添加して、さらに30分間反応させ、その後、シランカップリング剤(N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン)2.00部を添加し、シランカップリング剤添加済みの酸硬化性樹脂(III)1010質量部を得た。該酸硬化性樹脂(III)1010質量部における水分量は4.5質量%であり、酸硬化性樹脂(III)と水との合計量に対する窒素原子含有量は3.5質量%であった。
得られたシランカップリング剤添加済みの酸硬化性樹脂(III)98.68質量部に塩化カルシウム2水和物(CaCl・2HO)1.32質量部を混合溶解させて、粘結剤100質量部(無水物換算で塩化カルシウムを1.00質量%含有)を得た。
<Experimental example 1>
(Preparation of binder)
859.20 parts by mass of furfuryl alcohol, 47.05 parts by mass of urea, 65.90 parts by mass of paraformaldehyde of 92% by mass, and 2.00 parts by mass of a 15% by mass aqueous sodium hydroxide solution The mixture was placed in a four-necked flask equipped with a stirrer and reacted at 80 ° C. for 1 hour. Thereafter, 3.00 parts by mass of 10% by mass hydrochloric acid was added, and further reacted for 3 hours. Thereafter, 2.00 parts by mass of a 15% by mass aqueous sodium hydroxide solution and 28.84 parts by mass of urea were added and reacted for another 30 minutes. Thereafter, a silane coupling agent (N-β (aminoethyl) γ- 2.00 parts of aminopropylmethyldimethoxysilane) was added to obtain 1010 parts by mass of acid curable resin (III) to which a silane coupling agent had been added. The water content in 1010 parts by mass of the acid curable resin (III) was 4.5% by mass, and the nitrogen atom content relative to the total amount of the acid curable resin (III) and water was 3.5% by mass. .
Mix and dissolve 1.32 parts by mass of calcium chloride dihydrate (CaCl 2 .2H 2 O) in 98.68 parts by mass of the resulting acid-curable resin (III) to which a silane coupling agent has been added, and caking. 100 parts by mass of the agent (containing 1.00% by mass of calcium chloride in terms of anhydride) was obtained.

(砂組成物の製造)
アルミナ砂((株)コスモ製、アルサンド350#新砂)100質量部に、上記粘結剤1.00質量部と、キシレンスルホン酸67質量%及び硫酸8質量%を含有する75質量%水溶液0.40質量部とを同時に添加し、品川式万能攪拌機混練して、砂組成物を得た。
なお、アルミナ砂100質量部に対する無水物換算した塩化カルシウムの配合量は0.031質量部である。
(Manufacture of sand composition)
A 75 mass% aqueous solution containing 1.0 mass part of the above binder, 67 mass% of xylene sulfonic acid and 8 mass% of sulfuric acid in 100 mass parts of alumina sand (manufactured by Cosmo Co., Ltd., Alsand 350 # Shin sand). 40 parts by mass were added simultaneously and kneaded with a Shinagawa universal stirrer to obtain a sand composition.
In addition, the compounding quantity of the calcium chloride converted into the anhydride with respect to 100 mass parts of alumina sand is 0.031 mass parts.

(テストピースの製造)
得られた砂組成物を、温度25℃、湿度55%の条件下、内径50mm、高さ50mmの型が形成されたテストピース作製用木型に充填して硬化させ、硬化開始から24時間経過後にテストピースを取り出した。
得られたテストピースについて、圧縮強度と嵩密度を測定した。各結果を表3に示す。
(Manufacture of test pieces)
The obtained sand composition is filled in a wooden piece for test piece preparation in which a mold having an inner diameter of 50 mm and a height of 50 mm is formed under conditions of a temperature of 25 ° C. and a humidity of 55%, and 24 hours have elapsed since the start of curing. The test piece was taken out later.
The obtained test piece was measured for compressive strength and bulk density. Table 3 shows the results.

<実験例2>
実験例1得られたシランカップリング剤添加済みの酸硬化性樹脂(III)96.03質量部に塩化カルシウム2水和物(CaCl・2HO)3.97質量部を混合溶解させて、粘結剤100質量部(無水物換算で塩化カルシウムを3.00質量%含有)を調製した以外は、実験例1と同様にして砂組成物を製造し、得られた砂組成物を用いてテストピースを製造し、圧縮強度と嵩密度を測定した。各結果、およびアルミナ砂100質量部に対する無水物換算した塩化カルシウムの配合量を表3示す。
<Experimental example 2>
Experimental Example 1 3.97 parts by mass of calcium chloride dihydrate (CaCl 2 · 2H 2 O) was mixed and dissolved in 96.03 parts by mass of the obtained curable silane coupling agent (III). A sand composition was produced in the same manner as in Experimental Example 1 except that 100 parts by mass of a binder (containing 3.00% by mass of calcium chloride in terms of anhydride) was prepared, and the obtained sand composition was used. Test pieces were manufactured, and compressive strength and bulk density were measured. Table 3 shows the blending amount of calcium chloride in terms of anhydride for each result and 100 parts by mass of alumina sand.

<実験例3>
実験例1得られたシランカップリング剤添加済みの酸硬化性樹脂(III)93.38質量部に塩化カルシウム2水和物(CaCl・2HO)6.62質量部を混合溶解させて、粘結剤100質量部(無水物換算で塩化カルシウムを5.00質量%含有)を調製した以外は、実験例1と同様にして砂組成物を製造し、得られた砂組成物を用いてテストピースを製造し、圧縮強度と嵩密度を測定した。各結果、およびアルミナ砂100質量部に対する無水物換算した塩化カルシウムの配合量を表3示す。
<Experimental example 3>
Experimental Example 1 6.62 parts by mass of calcium chloride dihydrate (CaCl 2 .2H 2 O) was mixed and dissolved in 93.38 parts by mass of the obtained curable silane coupling agent (III). A sand composition was produced in the same manner as in Experimental Example 1 except that 100 parts by mass of a binder (containing 5.00% by mass of calcium chloride in terms of anhydride) was prepared, and the obtained sand composition was used. Test pieces were manufactured, and compressive strength and bulk density were measured. Table 3 shows the blending amount of calcium chloride in terms of anhydride for each result and 100 parts by mass of alumina sand.

<実験例4>
実験例1得られたシランカップリング剤添加済みの酸硬化性樹脂(III)89.40質量部に塩化カルシウム2水和物(CaCl・2HO)10.60質量部を混合溶解させて、粘結剤100質量部(無水物換算で塩化カルシウムを8.00質量%含有)を調製した以外は、実験例1と同様にして砂組成物を製造し、得られた砂組成物を用いてテストピースを製造し、圧縮強度と嵩密度を測定した。各結果、およびアルミナ砂100質量部に対する無水物換算した塩化カルシウムの配合量を表3示す。
<Experimental example 4>
Experimental Example 1 10.60 parts by mass of calcium chloride dihydrate (CaCl 2 .2H 2 O) was mixed and dissolved in 89.40 parts by mass of the obtained curable silane coupling agent (III). A sand composition was produced in the same manner as in Experimental Example 1 except that 100 parts by mass of a binder (containing 8.00% by mass of calcium chloride in terms of anhydride) was prepared, and the obtained sand composition was used. Test pieces were manufactured, and compressive strength and bulk density were measured. Table 3 shows the blending amount of calcium chloride in terms of anhydride for each result and 100 parts by mass of alumina sand.

<実験例5>
実験例1得られたシランカップリング剤添加済みの酸硬化性樹脂(III)86.75質量部に塩化カルシウム2水和物(CaCl・2HO)13.25質量部を混合溶解させて、粘結剤100質量部(無水物換算で塩化カルシウムを10.00質量%含有)を調製した以外は、実験例1と同様にして砂組成物を製造し、得られた砂組成物を用いてテストピースを製造し、圧縮強度と嵩密度を測定した。各結果、およびアルミナ砂100質量部に対する無水物換算した塩化カルシウムの配合量を表3示す。
<Experimental example 5>
Experimental Example 1 13.25 parts by mass of calcium chloride dihydrate (CaCl 2 .2H 2 O) was mixed and dissolved in 86.75 parts by mass of the acid-curable resin (III) to which the silane coupling agent had been added. A sand composition was produced in the same manner as in Experimental Example 1 except that 100 parts by weight of a binder (containing 10.00% by mass of calcium chloride in terms of anhydride) was prepared, and the obtained sand composition was used. Test pieces were manufactured, and compressive strength and bulk density were measured. Table 3 shows the blending amount of calcium chloride in terms of anhydride for each result and 100 parts by mass of alumina sand.

Figure 0005119276
Figure 0005119276

表3から明らかなように、塩化カルシウム2水和物を用いて予め粘結剤を調製し、該粘結剤を用いて砂組成物を製造した実験例1〜5では、鋳型として十分な強度の圧縮強度を示した。また、圧縮強度は、アルミナ砂100質量部に対する無水物換算した塩化カルシウムの配合量が0.050質量部までは、配合量が増えるに連れて強くなる傾向にあるが、配合量が0.080質量部以上になると低下する傾向にあった。


As apparent from Table 3, in Experimental Examples 1 to 5 in which a binder was prepared in advance using calcium chloride dihydrate and a sand composition was produced using the binder, the strength sufficient as a mold The compressive strength of was shown. Further, the compressive strength tends to increase as the blending amount increases until the blending amount of calcium chloride converted to anhydride with respect to 100 parts by weight of alumina sand is 0.050 part by weight, but the blending amount is 0.080. When it became more than the mass part, it tended to decrease.


Claims (6)

耐火性粒状材料と、スルホン酸及び/又は硫酸とを混合して混合物を調製した後に、該混合物に酸硬化性樹脂を混合すると同時に、または混合した後に塩化カルシウム溶液及び/又は塩化マグネシウム溶液を混合する、自硬性鋳型造型用砂組成物の製造方法。 After preparing a mixture by mixing a refractory granular material and sulfonic acid and / or sulfuric acid, mixing the acid curable resin with the mixture, or mixing the calcium chloride solution and / or magnesium chloride solution after mixing A method for producing a self-hardening mold molding sand composition. 耐火性粒状材料と、スルホン酸及び/又は硫酸と、酸硬化性樹脂と、塩化カルシウム溶液及び/又は塩化マグネシウム溶液とを同時に混合する、自硬性鋳型造型用砂組成物の製造方法。 A method for producing a self- hardening mold molding sand composition, comprising simultaneously mixing a refractory granular material, a sulfonic acid and / or sulfuric acid, an acid curable resin, and a calcium chloride solution and / or a magnesium chloride solution. 前記酸硬化性樹脂は、フルフリルアルコール、フェノール類及び尿素よりなる群から選ばれる1種又は2種以上とアルデヒド類との縮合物又は共縮合物の1種又は2種以上、並びにフルフリルアルコールを含むものである、請求項1又は2に記載の自硬性鋳型造型用砂組成物の製造方法。 The acid curable resin is one or more of a condensate or a cocondensate of one or more selected from the group consisting of furfuryl alcohol, phenols and urea and an aldehyde, and furfuryl alcohol. The manufacturing method of the sand composition for self-hardening mold making of Claim 1 or 2 which contains these. 前記塩化カルシウム溶液及び塩化マグネシウム溶液の溶媒は、水及びアルコールから選ばれる1種又は2種以上である、請求項1〜3のいずれかに記載の自硬性鋳型造型用砂組成物の製造方法。 The solvent of the said calcium chloride solution and a magnesium chloride solution is a manufacturing method of the sand composition for self-hardening mold making in any one of Claims 1-3 which is 1 type, or 2 or more types chosen from water and alcohol. 前記塩化カルシウム溶液及び/又は塩化マグネシウム溶液の配合量が無水物換算で、前記耐火性粒状材料100質量部に対して0.005〜0.150質量部である、請求項1〜4のいずれかに記載の自硬性鋳型造型用砂組成物の製造方法。The compounding quantity of the said calcium chloride solution and / or a magnesium chloride solution is 0.005-0.150 mass part with respect to 100 mass parts of said refractory granular materials in conversion of an anhydride, Any one of Claims 1-4. The manufacturing method of the sand composition for self-hardening mold making described in 2. 請求項1〜のいずれかに記載の方法で製造された自硬性鋳型造型用砂組成物を鋳型製造用の型に充填し、前記自硬性鋳型造型用砂組成物を硬化させる、鋳型の製造方法。 The claim 1 for making self-hardening foundry molds sand composition produced by the method according to any one of 5 was filled in a mold for casting molds manufacturing, curing the self-hardening mold formation sand composition, manufacture of molds Method.
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